DE102018112431A1 - Device protection when a ground connection loss event occurs - Google Patents

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/08Three-wire systems; Systems having more than three wires

Abstract

Ein Gerät weist eine elektrische Schaltung auf, die konfiguriert ist, um unter Verwenden einer Versorgungsspannung einer Gleichstromversorgung zu arbeiten. Das Gerät weist auch eine erste Masseklemme auf, die mit der elektrischen Schaltung gekoppelt und mit der Gleichstromversorgung assoziiert ist. Das Gerät weist auch eine zweite Masseklemme auf. Das Gerät weist auch einen Kondensator auf, der zwischen der ersten Masseklemme und der zweiten Masseklemme gekoppelt ist. Das Gerät kann konfiguriert sein, um den Kondensator aus der elektrischen Schaltung bei einem Masseverbindungsverlustereignis an der ersten Masseklemme zu laden.A device has an electrical circuit configured to operate using a DC power supply voltage. The device also has a first ground terminal that is coupled to the electrical circuit and associated with the DC power supply. The device also has a second earth terminal. The device also has a capacitor coupled between the first ground terminal and the second ground terminal. The device may be configured to charge the capacitor from the electrical circuit upon a ground loss event at the first ground terminal.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Diverse Beispiele der Erfindung betreffen eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schützen elektrischer Elemente beim Auftreten eines Masseverbindungsverlustereignisses.Various examples of the invention relate to an apparatus and method for protecting electrical elements when a ground loss event occurs.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Der 48-V-Stromversorgungssystemanwendung wird in Mildhybrid-Elektrofahrzeugen immer mehr Aufmerksamkeit zuteil. Ein typisches Beispiel für die 48-V-Stromversorgung ist ein 48-V-Startergenerator mit Riemenantrieb (Belt Driven Starter Generator - BSG). Es wird erwartet, dass mehr und mehr 48-V-Geräte in Personenkraftwagen verwendet werden, zum Beispiel ein 48-V-e-Turbo, ein 48-V-Verdichter, elektrische 48-V-Servolenkvorrichtung usw.The 48 V power system application is receiving increasing attention in mild hybrid electric vehicles. A typical example of the 48 V power supply is a 48 V belt driven starter generator (Belt Driven Starter Generator - BSG). It is expected that more and more 48 V devices will be used in passenger cars, for example a 48 V e-Turbo, a 48 V compressor, 48 V electric power steering device, etc.

48-V-Geräte müssen typischerweise mit 12-V-Geräten, wie einem Fahrzeugbussystem, zum Beispiel als Controller Area Network (CAN), LIN, FlexRay usw. kommunizieren. 48-V-Geräte werden folglich aus der 48-V-Stromversorgung versorgt und weisen einen Transceiver zu einem Niederspannungsgerät, zum Beispiel einem 12-/24-V-Gerät auf.48 V devices typically have to communicate with 12 V devices, such as a vehicle bus system, for example as a controller area network (CAN), LIN, FlexRay etc. 48 V devices are therefore supplied from the 48 V power supply and have a transceiver to a low-voltage device, for example a 12/24 V device.

Es wurde beobachtet, dass bei einem Masseverbindungsverlustereignis an einer Masseklemme, die mit der 48-V-Stromversorgung assoziiert ist, Beschädigung aufgrund von Überspannung und/oder Überstrom verursacht werden kann.It has been observed that a ground connection loss event on a ground terminal associated with the 48 V power supply can cause damage due to over voltage and / or over current.

KURZDARSTELLUNGSUMMARY

Es besteht folglich ein Bedarf an Bereitstellung von Schutz vor Schaden bei dem Auftreten eines Masseverbindungsverlustereignisses.There is therefore a need to provide protection against damage when a ground loss event occurs.

Dieser Bedarf wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gedeckt. Die Merkmale der unabhängigen Ansprüche definieren Ausführungsformen.This need is met by the features of the independent claims. The features of the independent claims define embodiments.

Ein Gerät weist eine elektrische Schaltung auf. Die elektrische Schaltung ist konfiguriert, um unter Verwenden einer Versorgungsspannung einer Gleichstromversorgung zu arbeiten. Das Gerät weist auch eine erste Masseklemme auf, die mit der elektrischen Schaltung gekoppelt und mit der Gleichstromversorgung assoziiert ist. Das Gerät weist ferner eine zweite Masseklemme auf. Das Gerät weist auch einen Kondensator auf, der zwischen der ersten Masseklemme und der zweiten Masseklemme gekoppelt ist.One device has an electrical circuit. The electrical circuit is configured to operate using a supply voltage of a DC power supply. The device also has a first ground terminal that is coupled to the electrical circuit and associated with the DC power supply. The device also has a second earth terminal. The device also has a capacitor coupled between the first ground terminal and the second ground terminal.

Ein System weist ein Gerät auf. Das Gerät weist eine elektrische Schaltung auf. Die elektrische Schaltung ist konfiguriert, um unter Verwenden einer Versorgungsspannung einer Gleichstromversorgung zu arbeiten. Das Gerät weist auch eine erste Masseklemme auf, die mit der elektrischen Schaltung gekoppelt und mit der Gleichstromversorgung assoziiert ist. Das Gerät weist ferner eine zweite Masseklemme auf. Das Gerät weist auch einen Kondensator auf, der zwischen der ersten Masseklemme und der zweiten Masseklemme gekoppelt ist. Das System weist auch einen ersten Masseanschluss der Gleichstromversorgung auf, der mit der ersten Masseklemme gekoppelt ist. Das System weist ferner einen zweiten Masseanschluss einer weiteren Gleichstromversorgung, die von der Gleichstromversorgung unterschiedlich ist, auf. Der zweite Masseanschluss ist mit der zweiten Masseklemme gekoppelt. Das System weist auch einen Gleichstrom-/Gleichstromwandler auf, der zwischen dem ersten Masseanschluss und dem zweiten Masseanschluss verbunden ist.A system has one device. The device has an electrical circuit. The electrical circuit is configured to operate using a supply voltage of a DC power supply. The device also has a first ground terminal that is coupled to the electrical circuit and associated with the DC power supply. The device also has a second earth terminal. The device also has a capacitor coupled between the first ground terminal and the second ground terminal. The system also has a first ground connection of the DC power supply, which is coupled to the first ground terminal. The system also has a second ground connection of a further DC power supply, which is different from the DC power supply. The second ground connection is coupled to the second ground terminal. The system also includes a DC / DC converter connected between the first ground connection and the second ground connection.

Ein Verfahren weist das Bereitstellen durch eine Gleichstromversorgung einer Versorgungsspannung zu einer elektrischen Schaltung unter Verwenden einer ersten Masseklemme der elektrischen Schaltung auf. Das Verfahren weist auch als Reaktion auf ein Masseverbindungsverlustereignis an der ersten Masseklemme das Laden eines Kondensators aus der elektrische Schaltung auf, der zwischen der ersten Masseklemme und einer zweiten Masseklemme gekoppelt ist.One method includes providing a supply voltage to an electrical circuit by direct current supply using a first ground terminal of the electrical circuit. The method also includes charging a capacitor from the electrical circuit coupled between the first ground terminal and a second ground terminal in response to a ground connection loss event at the first ground terminal.

Ein Gerät weist eine elektrische Schaltung auf. Das Gerät weist auch eine Hochspannungs-Gleichstromversorgungs-Masseklemme auf, die mit der elektrischen Schaltung gekoppelt ist. Das Gerät weist auch eine weitere Gleichstromversorgungs-Masseklemme auf. Das Gerät weist auch einen Kondensator auf, der zwischen der Hochspannungs-Gleichstromversorgungs-Masseklemme und der weiteren Gleichstromversorgungs-Masseklemme gekoppelt ist.One device has an electrical circuit. The device also includes a high voltage DC power ground terminal that is coupled to the electrical circuit. The device also has another DC power supply ground terminal. The device also has a capacitor coupled between the high voltage DC power ground terminal and the further DC power ground terminal.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den jeweils angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the combinations specified in each case, but also in other combinations or on their own without departing from the scope of the present invention.

Figurenlistelist of figures

  • 1 veranschaulicht schematisch ein System, das ein Hochspannungsgerät und ein Niederspannungsgerät aufweist, gemäß diversen Beispielen. 1 schematically illustrates a system having a high voltage device and a low voltage device, according to various examples.
  • 2 veranschaulicht schematisch ein System, das ein Hochspannungsgerät und ein Niederspannungsgerät aufweist, gemäß diversen Beispielen. 2 schematically illustrates a system having a high voltage device and a low voltage device, according to various examples.
  • 3 veranschaulicht eine beispielhafte Umsetzung des Hochspannungsgeräts gemäß diversen Beispielen. 3 illustrates an exemplary implementation of the high-voltage device according to various examples.
  • 4 veranschaulicht schematisch eine Referenzumsetzung des Systems gemäß diversen Beispielen. 4 illustrates schematically a reference implementation of the system according to various examples.
  • 5 veranschaulicht schematisch eine Referenzumsetzung des Hochspannungsgeräts gemäß diversen Beispielen. 5 illustrates schematically a reference implementation of the high-voltage device according to various examples.
  • 6 veranschaulicht schematisch eine Referenzumsetzung des Hochspannungsgeräts gemäß diversen Beispielen. 6 illustrates schematically a reference implementation of the high-voltage device according to various examples.
  • 7 veranschaulicht schematisch das System, das ein Hochspannungsgerät und ein Niederspannungsgerät aufweist, gemäß diversen Beispielen. 7 schematically illustrates the system having a high voltage device and a low voltage device, according to various examples.
  • Die 8A und 8B veranschaulichen schematisch eine zeitliche Entwicklung von Strom-Spannungsmerkmalen eines Kondensators, der zwischen zwei Masseklemmen des Hochspannungsgeräts gekoppelt ist, gemäß diversen Beispielen.The 8A and 8B schematically illustrate a temporal development of current-voltage characteristics of a capacitor, which is coupled between two ground terminals of the high-voltage device, according to various examples.
  • 9 veranschaulicht schematisch eine Überwachungsschaltung und eine Begrenzungsschaltung, die mit einem Kondensator assoziiert sind, gemäß diversen Beispielen. 9 schematically illustrates a monitoring circuit and a limiting circuit associated with a capacitor, according to various examples.
  • 10 veranschaulicht schematisch eine zeitliche Entwicklung der Spannungsmerkmale des Kondensators gemäß diversen Beispielen, wobei die Spannungsmerkmale von der Begrenzungsschaltung gesteuert werden. 10 illustrates schematically a temporal development of the voltage characteristics of the capacitor according to various examples, the voltage characteristics being controlled by the limiting circuit.
  • 11 veranschaulicht schematisch eine zeitliche Entwicklung der Spannungsmerkmale des Kondensators gemäß diversen Beispielen, wobei die Spannungsmerkmale von der Begrenzungsschaltung gesteuert werden. 11 illustrates schematically a temporal development of the voltage characteristics of the capacitor according to various examples, the voltage characteristics being controlled by the limiting circuit.
  • 12 veranschaulicht schematisch eine Überwachungsschaltung und eine Begrenzungsschaltung, die mit einem Kondensator assoziiert sind, gemäß diversen Beispielen. 12 schematically illustrates a monitoring circuit and a limiting circuit associated with a capacitor, according to various examples.
  • 13 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß diversen Beispielen. 13 is a flowchart of a method according to various examples.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS

Unten werden Ausführungsformen der Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es ist klar, dass die folgende Beschreibung von Ausführungsformen nicht einschränkend verstanden werden darf. Es wird nicht bezweckt, den Schutzbereich der Erfindung durch die Ausführungsformen, die unten beschrieben sind, oder die Zeichnungen, die als rein veranschaulichend zu verstehen sind, einzuschränken.Embodiments of the invention will be described below in detail with reference to the drawings. It is clear that the following description of embodiments should not be interpreted as restrictive. It is not intended to limit the scope of the invention through the embodiments described below or the drawings, which are to be understood as illustrative only.

Die Zeichnungen sind als schematische Darstellungen zu betrachten, und Elemente, die in den Zeichnungen veranschaulicht sind, sind nicht unbedingt maßstabgerecht gezeigt. Stattdessen sind die diversen Elemente derart dargestellt, dass ihre Funktion und ihr allgemeiner Zweck für einen Fachmann erkennbar werden. Jede Verbindung oder Kopplung zwischen Funktionsblöcken, Geräten, Bauteilen oder anderen physischen oder Funktionseinheiten, die in den Zeichnungen gezeigt oder hierin beschrieben sind, können auch durch eine indirekte Verbindung oder Kopplung umgesetzt werden. Eine Kopplung zwischen Bauteilen kann auch über eine drahtlose Verbindung hergestellt werden. Funktionsblöcke können in Hardware, Firmware, Software oder einer Kombination dieser umgesetzt werden.The drawings are to be regarded as schematic representations, and elements illustrated in the drawings are not necessarily drawn to scale. Instead, the various elements are shown in such a way that their function and their general purpose can be recognized by a person skilled in the art. Any connection or coupling between functional blocks, devices, components or other physical or functional units shown in the drawings or described herein can also be implemented by an indirect connection or coupling. A coupling between components can also be established via a wireless connection. Function blocks can be implemented in hardware, firmware, software or a combination of these.

Unten sind Techniken beschrieben, die den Schutz von Geräten und elektrische Schaltungen bei Auftreten eines Masseverbindungsverlustereignisses erleichtern.Techniques are described below that facilitate protection of devices and electrical circuitry when a ground loss event occurs.

Bei einem Masseverbindungsverlustereignis verliert eine Masseklemme, die mit einer Gleichstromversorgung assoziiert ist, ihre Verbindung mit einem Masseanschluss der Gleichstromversorgung. Energie kann von der Masseklemme bei einem Masseverbindungsverlustereignis nicht absorbiert werden. Die Masseklemme ist eventuell nicht fähig, ein elektrisches Referenzpotenzial bei einem Masseverbindungsverlustereignis bereitzustellen. Es kann diverse Gründe für ein solches Masseverbindungsverlustereignis geben, und Beispiele weisen lockere Stecker, niedrige Leitfähigkeit aufgrund von Feuchtigkeit usw. auf.In the event of a ground connection loss event, a ground terminal associated with a DC power supply loses its connection to a ground connection of the DC power supply. Energy cannot be absorbed by the ground clamp during a ground loss event. The ground terminal may not be able to provide an electrical reference potential in the event of a ground loss event. There can be various reasons for such a ground loss event, and examples include loose plugs, low conductivity due to moisture, etc.

Die hierin beschriebenen Techniken können bei diversen Szenarien Anwendung finden. Ein beispielhaftes Szenario, das aus den hierin beschriebenen Techniken Nutzen ziehen kann, betrifft eine 48-V-Stromversorgung, die in Verbindung mit einer 12-V- oder 18 V- oder 24-V-Stromversorgung (gemeinsamer 12-V - 48-V-Einsatz) verwendet wird. Ein solches Szenario beobachtet man typischerweise bei Elektrofahrzeugen, zum Beispiel Mildhybrid-Elektrofahrzeugen. Unten wird folglich in der Hauptsache auf ein solches 12-V - 48-V- Einsatzszenario eines Systems Bezug genommen, das sowohl eine 12-V-Stromversorgung als auch eine 48-V-Stromversorgung aufweist. Das dient jedoch nur der Veranschaulichung der beschriebenen Techniken, und diese Techniken können ohne Weiteres an andere Szenarien angewandt werden, zum Beispiel, im Allgemeinen, Szenarien gemeinsamen Einsatzes, bei welchen eine Niederspannungsstromversorgung und eine Hochspannungsstromversorgung verwendet werden. Zum Beispiel wäre es als eine Grundregel bei Szenarien, bei welchen eine erste Stromversorgung und eine zweite Stromversorgung gemeinsam eingesetzt werden, möglich, dass eine Versorgungsspannung einer ersten Batterie der ersten Gleichstromversorgung in dem Bereich von 20 V bis 60 V liegt, während eine Versorgungsspannung einer zweiten Batterie der zweiten Stromversorgung in einem Bereich von 6 V bis 18 V liegt. Als eine Grundregel können somit die unterschiedlichen Gleichstromversorgungen konfiguriert werden, um signifikant unterschiedliche Versorgungsspannungen bereitzustellen.The techniques described herein can be used in a variety of scenarios. An exemplary scenario that can take advantage of the techniques described herein relates to a 48 V power supply, which is used in conjunction with a 12 V or 18 V or 24 V power supply (12 V - 48 V common Insert) is used. Such a scenario is typically observed in electric vehicles, for example mild hybrid electric vehicles. Thus, below, the main reference is made to such a 12 V - 48 V deployment scenario of a system that has both a 12 V power supply and a 48 V power supply. However, this is only to illustrate the techniques described, and these techniques can easily be applied to other scenarios, for example, in general, common use scenarios in which a low voltage power supply and a high voltage power supply are used. For example, as a basic rule in scenarios in which a first power supply and a second power supply are used together, it would be possible for one Supply voltage of a first battery of the first DC power supply is in the range from 20 V to 60 V, while supply voltage of a second battery of the second power supply is in a range of 6 V to 18 V. As a basic rule, the different DC power supplies can thus be configured to provide significantly different supply voltages.

Bei einem 12-V - 48-V-Szenario mit gemeinsamem Einsatz kann es eine gemeinsame Masse für die 12-V-Stromversorgung und die 48-V-Stromversorgung geben. Ein Gleichstrom-/Gleichstromwandler kann bereitgestellt werden, um die jeweiligen Masseanschlüsse der 12-V-Stromversorgung und der 48-V-Stromversorgung zu koppeln. Typischerweise ist es nicht zulässig, dass eine direkte Verbindung zwischen KL31 (niedrige Seite / 0V der 12-V-Batterie) und KL41 (niedrige Seite / 0 V der 48-V-Batterie) in 48-V-Geräten ohne den Gleichstrom-/Gleichstromwandler besteht.In a 12 V - 48 V shared scenario, there may be a common ground for the 12 V power supply and the 48 V power supply. A DC / DC converter can be provided to couple the respective ground connections of the 12 V power supply and the 48 V power supply. Typically, it is not permitted that a direct connection between KL31 (low side / 0V of the 12 V battery) and KL41 (low side / 0 V of the 48 V battery) in 48 V devices without the DC / DC converter exists.

Ein 48-V-Gerät kann an die 48-V-Stromversorgung oder sowohl an die 48-V-Stromversorgung als auch an die 12-V-Stromversorgung angeschlossen werden, aber die jeweiligen 0 V werden nicht an das 48-V-Gerät angeschlossen, auch falls die Masseanschlüsse der 12-V-Stromversorgung und der 48-V-Stromversorgung gemeinsam an den Gleichstrom-/Gleichstromwandler angeschlossen sind. Falls ein 48-V-Gerät seine Masse verliert (KL31 und/oder KL41), sollte das die 12-V-Geräte nicht beeinträchtigen oder zerstören.A 48 V device can be connected to the 48 V power supply or to both the 48 V power supply and the 12 V power supply, but the respective 0 V are not connected to the 48 V device , also if the ground connections of the 12 V power supply and the 48 V power supply are connected together to the DC / DC converter. If a 48 V device loses its mass (KL31 and / or KL41), this should not impair or destroy the 12 V devices.

Bei Referenzumsetzungen (die in den Figuren nicht veranschaulicht sind), wird eine Isolationsschnittstelle verwendet, um eine beliebige 12-V-elektrische Schaltung anzuschließen, die konfiguriert ist, um unter Verwenden der 12-V-Stromversorgung zu funktionieren, und eine 48-V-elektrische Schaltung, die konfiguriert ist, um unter Verwenden der 48-V-Stromversorgung zu funktionieren. Zum Beispiel kann eine optische Kopplung verwendet werden. Hier stören oder zerstören zum Beispiel Trennen der elektrischen Potenziale, ein 12-V-Masseverbindungsverlustereignis oder ein 48-V-Masseverbindungsverlustereignis die elektrischen Geräte nicht. Es wird auch weniger Rauschen auf jeweiligen Masseanschlüssen beobachtet. Das Umsetzen der Isolationsschnittstelle für Hochgeschwindigkeitssignale und andere Signale kann jedoch kostspielig sein.In reference implementations (not illustrated in the figures), an isolation interface is used to connect any 12 V electrical circuit configured to operate using the 12 V power supply and a 48 V electrical circuit configured to operate using the 48 V power supply. For example, optical coupling can be used. Here, for example, disconnection of the electrical potentials, a 12V ground loss event or a 48V ground loss event will not interfere with the electrical devices. Less noise is also observed on respective ground connections. However, implementing the isolation interface for high speed signals and other signals can be costly.

Ein alternatives Szenario beruht auf einer Nicht-Isolation-Schnittstelle. Diese Nicht-Isolation-Schnittstelle ist typischerweise weniger komplex und kostspielig. Bei einer Nicht-Isolation-Schnittstelle besteht keine elektrische Isolation zwischen 12-V-Schaltungen und einer 48-V-Schaltung. Andererseits kann Erdrauschen beobachtet werden. 12-V-Schaltungen können auch unterbrochen oder zerstört werden, wenn ein 48-V-Masseverbindungsverlustereignis beobachtet wird.An alternative scenario is based on a non-isolation interface. This non-isolation interface is typically less complex and expensive. With a non-isolation interface, there is no electrical isolation between 12 V circuits and a 48 V circuit. On the other hand, earth noise can be observed. 12V circuits can also be broken or destroyed if a 48V ground connection loss event is observed.

Als eine Grundregel ist es bei den diversen hierin beschriebenen Beispielen möglich, dass elektrische Schaltungen eingesetzt werden, die über eine solche Nicht-Isolation-Schnittstelle gekoppelt sind. Die diversen elektrischen Schaltungen können mit unterschiedlichen elektrischen Geräten oder mit einem gemeinsamen elektrischen Gerät assoziiert sein. Die diversen elektrische Schaltungen, die über Nicht-Isolation-Schnittstellen gekoppelt sind, können konfiguriert sein, um unter Verwenden unterschiedlicher Versorgungsspannungen zu funktionieren, zum Beispiel kann eine erste elektrische Schaltung konfiguriert sein, um unter Verwenden eine 48-V-Versorgungsspannung zu funktionieren, während eine zweite elektrische Schaltung konfiguriert sein kann, um unter Verwenden einer 12-V-Versorgungsspannung zu funktionieren. Dazu können eine Hochspannungsstromversorgung, die eine jeweilige Batterie aufweist, die eine hohe Versorgungsspannung, zum Beispiel 48-V, bereitstellt, und eine Niederspannungsstromversorgung, die eine jeweilige Batterie aufweist, die eine niedrige Versorgungsspannung, zum Beispiel 12-V, bereitstellt, bereitgestellt werden.As a basic rule, in the various examples described herein, it is possible to use electrical circuits that are coupled through such a non-isolation interface. The various electrical circuits can be associated with different electrical devices or with a common electrical device. The various electrical circuits coupled via non-isolation interfaces can be configured to operate using different supply voltages, for example, a first electrical circuit can be configured to operate using a 48 V supply voltage while a second electrical circuit can be configured to operate using a 12 V supply voltage. For this purpose, a high-voltage power supply that has a respective battery that provides a high supply voltage, for example 48-V, and a low-voltage power supply that has a respective battery that provides a low supply voltage, for example 12-V, can be provided.

Unten werden Techniken beschrieben, die das Vermeiden von Beschädigung, die durch ein Masseverbindungsverlustereignis verursacht wird, erleichtern, auch falls Nicht-Isolation-Schnittstellen verwendet werden.Techniques are described below that facilitate the avoidance of damage caused by a loss of ground event, even if non-isolation interfaces are used.

Gemäß einem Beispiel weist ein Gerät eine elektrische Schaltung auf, die konfiguriert ist, um unter Verwenden einer Versorgungsspannung einer Gleichstromversorgung zu funktionieren, zum Beispiel einer Hochspannungs-Gleichstromversorgung, wie einer 48-V-Gleichstromversorgung. Das Gerät weist auch eine erste Masseklemme auf, die mit der elektrischen Schaltung gekoppelt und mit der Gleichstromversorgung assoziiert ist. Das Gerät weist auch eine zweite Masseklemme auf. Ein Kondensator ist zwischen der ersten Masseklemme und der zweiten Masseklemme gekoppelt.In one example, a device includes electrical circuitry configured to operate using a supply voltage from a DC power supply, such as a high voltage DC power supply, such as a 48 V DC power supply. The device also has a first ground terminal that is coupled to the electrical circuit and associated with the DC power supply. The device also has a second earth terminal. A capacitor is coupled between the first ground terminal and the second ground terminal.

Die zweite Masseklemme kann zum Beispiel mit einer weiteren Gleichstromversorgung, die von der Gleichstromversorgung unterschiedlich ist, assoziiert sein, zum Beispiel wäre es möglich, dass die zweite Masseklemme mit einer Niederspannungs-Gleichstromversorgung, wie einer 12-V-Gleichstromversorgung, assoziiert ist, während die erste Masseklemme mit einer Hochspannungs-Gleichstromversorgung, wie einer 48-V-Gleichstromversorgung, assoziiert ist. Als ein alternatives Beispiel wäre es auch möglich, dass die zweite Masseklemme mit derselben Gleichstromversorgung assoziiert ist, wie die, mit der die erste Masseklemme assoziiert ist.For example, the second ground terminal may be associated with another DC power supply that is different from the DC power supply, for example, it would be possible for the second ground terminal to be associated with a low voltage DC power supply, such as a 12 V DC power supply, while the first ground terminal is associated with a high voltage DC power supply, such as a 48 V DC power supply. As an alternative example, it would also be possible for the second ground terminal to be associated with the same DC power supply as that with which the first ground terminal is associated.

Durch Bereitstellen des Kondensators, der zwischen der erste Masseklemme und der zweiten Masseklemme gekoppelt ist, können diverse Effekte erzielt werden. Erstens kann Schutz der elektrischen Schaltungen bereitgestellt werden, weil der Kondensator Energie aus der elektrische Schaltung bei einem Masseverbindungsverlustereignis an der ersten Masseklemme absorbieren kann. Das Gerät kann zum Beispiel konfiguriert sein, um den Kondensator aus der elektrische Schaltung bei dem Masseverbindungsverlustereignis aufzuladen. Die Energie, die von dem Kondensator absorbiert wird, veranlasst keine Beschädigung an anderen Schaltungen. Zweitens kann es mittels des Kondensators möglich sein, das Masseverbindungsverlustereignis zu erfassen und möglicherweise zweckdienliche Maßnahmen zum Mindern der Effekte des Masseverbindungsverlustereignisses zu treffen. Es wäre zum Beispiel möglich, dass Überwachungsschaltungen konfiguriert sind, um eine Spannung an dem Kondensator zu überwachen. Hier kann die Spannung an dem Kondensator auf das Masseverbindungsverlustereignis an der ersten Masseklemme hinweisen. Eine geringe (hohe) Spannung an dem Kondensator kann Abwesenheit (Anwesenheit) des Masseverbindungsverlustereignisses entsprechen. Dann kann eine Funktionalität der elektrischen Schaltung in Abhängigkeit von der Spannung an dem Kondensator eingestellt werden. Falls die elektrische Schaltung zum Beispiel eine Wechselrichterschnittstelle für einen Motor/Generator umfasst, wie es der Fall für ein gemeinsames BSG-12-V - 48-V-Einsatzszenario sein könnte, kann das Gerät derart konfiguriert sein, dass es eine Wechselrichterleistungsschaltung des Motors/Generators in Abhängigkeit von der Überwachung der Spannung an dem Kondensator abschaltet. Various effects can be achieved by providing the capacitor, which is coupled between the first ground terminal and the second ground terminal. First, protection of the electrical circuits can be provided because the capacitor can absorb energy from the electrical circuit upon a ground loss event at the first ground terminal. For example, the device may be configured to charge the capacitor from the electrical circuit upon the ground loss event. The energy absorbed by the capacitor does not cause damage to other circuits. Second, the capacitor may be able to detect the loss of ground event and possibly take appropriate measures to mitigate the effects of the loss of ground event. For example, it would be possible for monitoring circuits to be configured to monitor a voltage across the capacitor. Here, the voltage on the capacitor may indicate the ground connection loss event on the first ground terminal. A low (high) voltage across the capacitor may correspond to the absence (presence) of the ground loss event. A functionality of the electrical circuit can then be set as a function of the voltage on the capacitor. For example, if the electrical circuit includes an inverter interface for a motor / generator, as might be the case for a common BSG 12 V - 48 V deployment scenario, the device may be configured to include an inverter power circuit of the motor / Generator switches off depending on the monitoring of the voltage on the capacitor.

1 veranschaulicht schematisch ein System 90. Das System weist ein Gerät 100 und ein Gerät 150 auf. 1 schematically illustrates a system 90 , The system has one device 100 and a device 150 on.

Das Gerät 100 weist eine elektrische Schaltung 110 auf. Die elektrische Schaltung 110 ist konfiguriert, um unter Verwenden einer Versorgungsspannung einer Gleichstromversorgung 171, zum Beispiel einer 48-V-Gleichstromversorgung 171, zu funktionieren. Das Gerät 100 kann somit ein Hochspannungsgerät 100 oder 48-V-Gerät genannt werden. Dazu weist das Gerät 100 eine High-Side-Klemme 103 auf, die mit der High-Side-/48-V-Klemme einer 48-V-Batterie 166 der Gleichstromversorgung 171 verbunden ist. Das Gerät 100 weist auch eine erste Masseklemme 101 auf, die mit der elektrischen Schaltung 110 gekoppelt und mit der Gleichstromversorgung 171 assoziiert ist. Die Masseklemme 101 ist normalerweise mit einer Low-Side-/0 V-Klemme der Batterie 166 verbunden.The device 100 has an electrical circuit 110 on. The electrical circuit 110 is configured to use a DC power supply voltage 171 , for example a 48 V DC power supply 171. The device 100 can thus be a high voltage device 100 or 48 V device. The device points to this 100 a high-side clamp 103 on that with the high-side / 48 V terminal of a 48 V battery 166 of the DC power supply 171 connected is. The device 100 also has a first ground terminal 101 on that with the electrical circuit 110 coupled and with the DC power supply 171 is associated. The earth clamp 101 is usually with a low-side / 0 V terminal on the battery 166 connected.

Wie in 1 veranschaulicht, weist das Gerät 100 auch eine weitere Masseklemme 102 auf. Bei dem Beispiel der 1 ist die Masseklemme 102 mit einer Gleichstromversorgung 172 assoziiert, indem sie mit dem Masseanschluss 162 der Gleichstromversorgung 172 assoziiert ist, der konfiguriert ist, um eine Versorgungsspannung zu dem Gerät 150 bereitzustellen. Es handelt sich jedoch um eine beispielhafte Umsetzung, und bei anderen Szenarien wäre es möglich, dass die Masseklemme 102 mit der Gleichstromversorgung 171 assoziiert ist (siehe 2).As in 1 illustrates the device 100 also another earth terminal 102 on. In the example of 1 is the earth clamp 102 with a DC power supply 172 associated by connecting to the ground connection 162 the DC power supply 172 that is configured to provide a supply voltage to the device 150 provide. However, it is an example implementation, and in other scenarios it would be possible for the ground terminal 102 with the DC power supply 171 is associated (see 2 ).

Unter weiterer Bezugnahme auf 1 weist das Gerät 150 die elektrische Schaltung 155 auf, die konfiguriert ist, um unter Verwenden der Versorgungsspannung der Gleichstromversorgung 172 zu funktionieren, zum Beispiel eine Niederspannungs-Gleichstromversorgung, wie eine 12-V-Gleichstromversorgung. Das Gerät 150 kann somit ein Niederspannungsgerät oder 12-V-Gerät genannt werden. Das Gerät 150 weist eine High-Side-Klemme 152 auf, die mit einer 12-V-Klemme der Batterie 167 der Gleichstromversorgung 172 verbunden und mit der Schaltung 155 gekoppelt ist. Das Gerät 150 weist auch eine Masseklemme 151 auf, die mit der elektrischen Schaltung 155 gekoppelt und mit der Gleichstromversorgung 172 assoziiert ist. Die Masseklemme 151 ist daher mit einer 0 V-Klemme der Batterie 167 verbunden.With further reference to 1 instructs the device 150 the electrical circuit 155 configured to use the supply voltage of the DC power supply 172 to function, for example a low-voltage DC power supply, such as a 12 V DC power supply. The device 150 can therefore be called a low voltage device or 12 V device. The device 150 has a high-side clamp 152 on that with a 12v battery terminal 167 the DC power supply 172 connected and connected to the circuit 155 is coupled. The device 150 also has a ground terminal 151 on that with the electrical circuit 155 coupled and with the DC power supply 172 is associated. The earth clamp 151 is therefore with a 0 V terminal of the battery 167 connected.

Wie in 1 veranschaulicht, sind die elektrische Schaltung 110 und die elektrische Schaltung 155 über eine Nicht-Isolation-Schnittstelle 156 des Systems 90 gekoppelt.As in 1 are illustrated, the electrical circuit 110 and the electrical circuit 155 via a non-isolation interface 156 of the system 90 coupled.

Spezifisch weist die Schaltung 110 ein Niederspannungsteil 111 und ein Hochspannungsteil 112 auf. Das Niederspannungsteil 111 ist über die Nicht-Isolation-Schnittstelle 156 mit der elektrischen Schaltung 155 gekoppelt.Specifically, the circuit shows 110 a low voltage part 111 and a high voltage part 112 on. The low voltage part 111 is over the non-isolation interface 156 with the electrical circuit 155 coupled.

In 1 sind ein Masseanschluss 162 der Gleichstromversorgung 172 des Systems 90 sowie ein Masseanschluss 161 der Gleichstromversorgung 171 des Systems 90 veranschaulicht. Die Masseanschlüsse 161, 162 sind miteinander über einen Gleichstrom-/Gleichstromwandler 165 gekoppelt.In 1 are a ground connection 162 the DC power supply 172 of the system 90 as well as a ground connection 161 the DC power supply 171 of the system 90 illustrated. The ground connections 161 . 162 are connected to each other via a DC / DC converter 165 coupled.

In 1 ist ein Masseanschluss 168 veranschaulicht, der die Masseklemme 101 des Geräts 100, das mit der Gleichstromversorgung 171 assoziiert ist, mit der Batterie 166 verbindet. Bei einem Masseverbindungsverlustereignis an der Masseklemme 101 geht die Verbindung 168 verloren. Die Verbindung 168 kann physisch brechen oder nicht leitend werden usw.In 1 is a ground connection 168 which illustrates the ground terminal 101 of the device 100 that with the DC power supply 171 is associated with the battery 166 combines. In the event of a ground connection loss event at the ground terminal 101 the connection goes 168 lost. The connection 168 can break physically or become non-conductive, etc.

Um Beschädigung zum Beispiel an der elektrische Schaltung 155 und/oder dem Niederspannungsteil 111 der elektrische Schaltung 110 zu vermeiden, ist ein Kondensator 120 zwischen der Masseklemme 101 und der Masseklemme 102 des Geräts 100 gekoppelt.Damage to the electrical circuit, for example 155 and / or the low voltage part 111 the electrical circuit 110 to avoid is a capacitor 120 between the earth terminal 101 and the earth clamp 102 of the device 100 coupled.

3 veranschaulicht Einzelheiten bezüglich des Geräts 100. Das Gerät 100 weist das Niederspannungsteil 111 und das Hochspannungsteil 112 auf, die über einen Gleichstrom-/Gleichstromwandler 210 gekoppelt sind. Low-Dropout-Regler (Low Dropout Regulators - LDOs) 211, 212 sind in dem Niederspannungsteil 111 bereitgestellt. Der LDO ist mit einem Transceiver 213 assoziiert, der über die Nicht-Isolation-Schnittstelle 156 mit der elektrische Schaltung 155 des Geräts 150 (in 3 nicht veranschaulicht) verbunden ist. Die Nicht-Isolation-Schnittstelle könnte zum Beispiel über ein Fahrzeug-Bussystem, wie einen CAN-Bus oder dergleichen, umgesetzt werden. Der Transceiver 213 kann konfiguriert sein, um Steuersignale über die Nicht-Isolation-Schnittstelle 156 zu empfangen und/oder zu übertragen. 3 illustrates details regarding the device 100 , The device 100 has the low voltage part 111 and the high voltage part 112 on that via a DC / DC converter 210 are coupled. Low Dropout Regulators (LDOs) 211 . 212 are in the low voltage part 111 provided. The LDO is with a transceiver 213 associated via the non-isolation interface 156 with the electrical circuit 155 of the device 150 (in 3 not illustrated) is connected. The non-isolation interface could, for example, be implemented via a vehicle bus system, such as a CAN bus or the like. The transceiver 213 can be configured to control signals through the non-isolation interface 156 to receive and / or transmit.

Der LDO 212 ist mit einer Steuereinheit 214 assoziiert. Die Steuereinheit 214 setzt Gate-Treiber für Stromschalter 216 des Hochspannungsteils 112 um, was manchmal auch Leistungsstufe genannt wird. Der Stromschalter 216 und ein Kondensator 215 setzen einen Wandler für den Motor/Generator 220 um.The LDO 212 is with a control unit 214 associated. The control unit 214 sets gate drivers for power switches 216 of the high voltage part 112 um what is sometimes called performance level. The power switch 216 and a capacitor 215 put a converter for the motor / generator 220 around.

Nächstfolgend wird die Funktion des Kondensators 120 unter Referenzumsetzungen des Geräts 100', das in den 4 bis 6 veranschaulicht ist, als ein Maßstab erklärt.Next is the function of the capacitor 120 under reference implementations of the device 100 ' that in the 4 to 6 is illustrated as a yardstick.

Die 4 bis 6 veranschaulichen Aspekte bezüglich einer Referenzumsetzung des Geräts 100'. Wie man erkennt, weist die Referenzumsetzung des Geräts 100' die Masseklemme 102 und den Kondensator 120 im Vergleich zu dem Gerät 100 der 1 bis 3 nicht auf.The 4 to 6 illustrate aspects relating to a reference implementation of the device 100 ' , As you can see, the reference implementation of the device shows 100 ' the earth clamp 102 and the capacitor 120 compared to the device 100 of the 1 to 3 not on.

Bei normalem Betrieb (kein Masseverbindungsverlustereignis) fließt ein Strom von der 48-V-Batterie 166 in das Gerät 100' über die Klemme 103, fließt dann durch die Schaltungen in dem Gerät 100', einschließlich der Leistungsstufe 112, des Leistungsversorgungsteils und Steuerteils 111, und fließt dann aus dem Gerät 100' über die 48-V-Masseklemme 101 zu dem Wechselrichter. Der Strom fließt schließlich zu dem negativen Pol der Batterie 166 über die Masseanschlüsse 168, 161 zurück. Der Transceiver 213 wird von 5-V-Versorgungsspannung versorgt, die von dem Gleichstrom-/Gleichstromwandler 210 und dem LDO 211 erzeugt wird. Beim normalen Betrieb ist das elektrische Potenzial, das die Nicht-Isolation-Schnittstelle 156 belastet, 5 V Gleichstrom, wobei der Pfad des elektrischen Potenzials von einem Ausgangssignal des Geräts 100 beginnt und durch die elektrische Schaltung 155, 12-V-Masseklemme 151, die zum Beispiel mit der Karosserie eines Fahrzeugs verbunden ist, Masseanschluss 162, Gleichstrom-/Gleichstromwandler 165 und schließlich zurück zu den negativen Pol der Batterie 166, weil die Gleichspannung von der 48-V-Batterie abgeleitet wird. All dies gilt auch für die Umsetzung des Geräts 100 gemäß den 1 bis 3.During normal operation (no ground loss event), current flows from the 48 V battery 166 into the device 100 ' over the clamp 103 , then flows through the circuits in the device 100 ' , including the power level 112 , the power supply part and control part 111 , and then flows out of the device 100 ' via the 48 V earth terminal 101 to the inverter. The current eventually flows to the negative pole of the battery 166 over the ground connections 168 . 161 back. The transceiver 213 is supplied by a 5 V supply voltage, which is supplied by the DC / DC converter 210 and the LDO 211 is produced. In normal operation, the electrical potential is that of the non-isolation interface 156 loaded, 5 V DC, the path of electrical potential from an output signal of the device 100 starts and through the electrical circuit 155 . 12-V -Masseklemme 151 connected to the body of a vehicle, for example, ground connection 162 , DC / DC converter 165 and finally back to the negative pole of the battery 166 because the DC voltage is derived from the 48 V battery. All of this also applies to the implementation of the device 100 according to the 1 to 3 ,

Als Grundregel, wenn der Masseanschluss 168 bei einem Masseverbindungsverlustereignis getrennt wird, finden alle Arbeitsströme einen anderen Pfad, um zu dem negativen Pol der Batterie 166 zurückzukehren. Bei der Referenzumsetzung des Geräts 100' ohne die Masseklemme 102, gibt es nur einen Ausgang, durch den der Arbeitsstrom zu dem negativen Pol der Batterie 166 zurückgehen kann. Der Ausgang ist der Ausgangsport des Transceivers 213 über die Nicht-Isolation-Schnittstelle 156. Unter Bezugnahme auf 4 fließt elektrisches 48-V-Potenzial zu dem Punkt A über die Klemme KL40 des Wechselrichters, dann fließt das 48-V-Potenzial auf allen möglichen Pfaden zu dem Punkt B, der der Ausgangsport des Transceivers 213 ist. Nach dem Erreichen des Punkts B, belastet das Potenzial des Punkts B elektrische Bauteile des Transceivers 213.As a basic rule, if the ground connection 168 in the event of a ground loss event, all of the working currents find a different path to the negative pole of the battery 166 to return. When implementing the reference of the device 100 ' without the earth clamp 102 , there is only one output through which the working current goes to the negative pole of the battery 166 can go back. The output is the output port of the transceiver 213 via the non-isolation interface 156 , With reference to 4 If 48 V electrical potential flows to point A via terminal KL40 of the inverter, then the 48 V potential flows in all possible paths to point B, which is the output port of the transceiver 213 is. After reaching point B, the potential of point B loads the electrical components of the transceiver 213 ,

Zwei Hauptpfade von dem Punkt A zu dem Punkt B sind in den 5 und 6 für die Referenzumsetzung des Geräts 100' veranschaulicht.Two main paths from point A to point B are in the 5 and 6 for the reference implementation of the device 100 ' illustrated.

Nachdem der Masseanschluss 168 bei einem Masseverbindungsverlustereignis verloren wurde, arbeiten die Leistungsversorgungen für den Motor/Generator 220 normal während eines gegebenen Zeitraums weiter, weil Energie, die in dem Kondensator 215 gespeichert ist, einen Strom bereitstellt. Die Länge des gegebenen Zeitraums hängt von dem Arbeitsstrom des Wechselrichters ab, der etwa 100 mA beträgt, falls die Leistungsstufe 112 nicht funktioniert. Im Allgemeinen reicht die Kapazität des Kondensators 215 bis zu mehreren 1000 Mikrofarad. Dann beträgt für eine angenommene Kapazität des Kondensators 215 von 5 mF die Länge des gegebenen Zeitraums 2 bis 4 Sekunden.After the ground connection 168 the power supplies for the motor / generator operate in the event of a ground connection loss event 220 normal during a given period because of energy present in the capacitor 215 is stored, provides a current. The length of the given period depends on the working current of the inverter, which is about 100 mA if the power level 112 not working. In general, the capacitance of the capacitor is sufficient 215 up to several 1000 microfarads. Then for an assumed capacitance of the capacitor 215 from 5 mF the length of the given period 2 to 4 seconds.

Es kann zum Beispiel 2 Sekunden in Anspruch nehmen, damit die Spannung an dem Kondensator 215 von 60 V (Höchstwert von 48 V) zu 20 V (Mindestwert von 48 V) reduziert wird. Das bedeutet, dass alle Leistungsversorgungen während des Zeitraums von 2 Sekunden normal funktionieren. Mit anderen Worten erzeugt die Gleichspannungsleistungsversorgung auch normal 5 V. Der Pfad von dem Punkt A zu dem Punkt B, der in 5 veranschaulicht ist, ist der 5-V-Erzeugungspfad. Was die Spannung V_vcc_kl41 von VCC zu dem negativen Pol der 48-V-Batterie 166 betrifft: V _ VCC _ KL41 = VCC + V _ GND_48V_KL41 ; V _ GND _ 48 V_ KL41 : = V _ S1 = V _ 48 V_battery V _c_dclink .

Figure DE102018112431A1_0001
V_GND_48v_KL41 / V_S1 ist Spannung von der Masseklemme 101 zu dem Masseanschluss 161. V_c_dclink ist die Spannung an dem Kondensator 215. VCC ist die Versorgungsspannung.For example, it may take 2 seconds for the voltage across the capacitor 215 is reduced from 60 V (maximum value of 48 V) to 20 V (minimum value of 48 V). This means that all power supplies will function normally during the 2 second period. In other words, the DC power supply also normally produces 5 V. The path from point A to point B, which in 5 is the 5 V generation path. Regarding the voltage V_vcc_kl41 from VCC to the negative pole of the 48 V battery 166: V _ VCC _ KL41 = VCC + V _ GND_48V_KL41 ; V _ GND _ 48 V_ KL41 : = V _ S1 = V _ 48 V_battery - V _c_dclink ,
Figure DE102018112431A1_0001
V _GND_48v_KL41 / V_S1 is voltage from the ground terminal 101 to the ground connection 161 , V _c_dclink is the voltage across the capacitor 215 , VCC is the supply voltage.

Man beobachtet, dass die Spannung V_s1 steigt, wenn die Spannung V_c_dclink verringert wird. V_s1 beträgt 40 V, wenn V_c_dclink 20 V beträgt. Daher beträgt die Spannung V_vcc_kl41 45 V, was mehr ist als die maximale Stoßspannung von 40 V, der der Ausgangsport des Transceivers 213 standhält, und die Spannung V_vcc_kl41 steigt nach dem Zeitpunkt von 2 s über 45 V. Schließlich kann die Spannung V_vcc_kl41 60 V erreichen. Der Ausgangsport des Transceivers 213 wird während der Stufe von V_vcc_kl41 zwischen 40 V und 60 V zerstört.It is observed that the voltage V_s1 increases as the voltage V_c_dclink is reduced. V_s1 is 40 V when V _c_dclink is 20 V. Therefore, the voltage V_vcc_kl41 is 45 V, which is more than the maximum surge voltage of 40 V, which is the output port of the transceiver 213 withstands, and the voltage V_vcc_kl41 rises above 45 V after the time of 2 s. Finally, the voltage V_vcc_kl41 can reach 60 V. The output port of the transceiver 213 is destroyed during the stage of V_vcc_kl41 between 40 V and 60 V.

Ein Szenario, bei dem der Arbeitsstrom der maximale Strom der Leistungsstufe 112 in dem Augenblick des Masseverbindungsverlustereignisses ist, wird betrachtet. Im Allgemeinen sind es etwa 250 A für ein gemeinsames BSG-12-V-48-V-Einsatzszenario. Die Länge des Zeitraums des Ansteigens von V_s1 von 60 V zu 20 V beträgt etwa 1 ms. Das bedeutet, dass der Ausgangsport des Transceivers 213 innerhalb mehrerer ms nach dem Masseverbindungsverlustereignis zerstört wird, falls das Gerät 100 mit einem maximalen Starkstrom von 250 A arbeitet.A scenario where the working current is the maximum current of the power stage 112 at the moment of the ground loss event is considered. In general, it is about 250 A for a common BSG 12 V 48 V application scenario. The length of the period of time for V_s1 to rise from 60 V to 20 V is approximately 1 ms. That means the output port of the transceiver 213 if the device is destroyed within several ms after the ground connection loss event 100 works with a maximum high current of 250 A.

Wenn man nun bedenkt, dass die Leistungsstufe 112 mit Starkstrom in dem Augenblick des Masseverbindungsverlustereignisses an der Masseklemme 101 arbeitet, versucht der Arbeitsstrom unter anderem, durch den Pfad zwischen A und B, wie in 6 veranschaulicht, zu fließen. Es kann nämlich viele Pfade zwischen den Punkten A und B, die hier nicht analysiert werden, geben.If you consider that the power level 112 with high current at the moment of the ground connection loss event at the ground terminal 101 works, the working current tries, among other things, through the path between A and B, as in 6 illustrated to flow. This is because there can be many paths between points A and B that are not analyzed here.

Anhand der oben stehenden Analyse für die Pfade zwischen den Punkten A und B wird bewiesen, dass das Potenzial, das den Transceiver 213 zerstören kann, von der Spannung V_s1 abhängt.The analysis above for the paths between points A and B proves that the potential of the transceiver 213 can destroy, depends on the voltage V_s1.

Nachfolgend werden Techniken beschrieben, die es erlauben, die Spannung V_s1 nach Maß anzupassen und/oder zu überwachen. Gemäß diversen Beispielen wird das durch Bereitstellen des Kondensators 120 und der weiteren Masseklemme 102 (siehe 1 bis 3) in dem Gerät 100 erzielt.Techniques are described below that allow the voltage V_s1 to be adapted and / or monitored to measure. According to various examples, this is done by providing the capacitor 120 and the further earth terminal 102 (please refer 1 to 3 ) in the device 100 achieved.

Die Masseklemme 102 stellt eine alternative Backup-Route für einen Stromfluss zurück zu der Batterie 166 bereit, sogar in dem Fall eines Masseverbindungsverlustereignisses an der Masseklemme 101. Der Strom braucht daher nicht durch den Transceiver 213 zu fließen. Das hilft dabei, Beschädigung an dem Transceiver 213 zu vermeiden.The earth clamp 102 provides an alternative backup route for current flow back to the battery 166 ready, even in the event of a ground connection loss event at the ground terminal 101 , The current therefore does not need to go through the transceiver 213 to flow. This helps prevent damage to the transceiver 213 to avoid.

Als eine Grundregel gibt es diverse Optionen, die zum Umsetzen der Masseklemme 102 denkbar sind. Der Kondensator 120 kann zum Beispiel zwischen der 48-V-Masseklemme 101 und dem Gehäuse des Geräts 100 in Reihe geschaltet sein. Das Gehäuse kann durch ein Metallgehäuse umgesetzt werden. Das Gehäuse kann daher die Masseklemme 102 umsetzen. As a basic rule, there are various options for converting the earth terminal 102 are conceivable. The condenser 120 can, for example, between the 48 V ground terminal 101 and the housing of the device 100 be connected in series. The housing can be implemented by a metal housing. The housing can therefore be the earth terminal 102 implement.

Typischerweise wird der Masseanschluss 162 zwischen elektrische Schaltungen in einem Personenkraftwagen durch Drähte und die Fahrzeugmetallkarosserie umgesetzt.Typically the ground connection 162 implemented between electrical circuits in a passenger car by wires and the vehicle metal body.

Einzelheiten bezüglich des Kondensators 120 und der Masseklemme 102 sind auch in 7 veranschaulicht.Details regarding the capacitor 120 and the earth clamp 102 are also in 7 illustrated.

7 veranschaulicht Aspekte in Zusammenhang mit dem Gerät 100. Das Beispiel der 7 entspricht im Allgemeinen dem Beispiel der 1. 7 illustrates aspects related to the device 100 , The example of 7 generally corresponds to the example of 1 ,

Zusätzlich sind in 7 mehrere Streuinduktoren 251 bis 255 gezeigt. Der Streuinduktor 255 L_stray_BSG_48VBat+ ist der Induktor des Drahts zwischen dem Gerät 100 und der 48-V-Batterie 166. Der Streuinduktor 254 L_stray_BSGcase_CarBody ist der Induktor des Masseanschlusses 169 zwischen der Masseklemme 102 und dem Masseanschluss 162 des negativen Pols der 12-V-Batterie 167 der Stromversorgung 172. Der Streuinduktor 251 L_stray_CarBody_DCDC ist der Induktor der Verbindung zwischen dem negativen Pol der 12-V-Batterie 167 und dem Gleichstrom-/Gleichstromwandler 165. Der Streuinduktor L_stray_DCDC_48VBat 252 ist der Induktor des Drahts, der den Masseanschluss 161 zwischen dem Gleichstrom-/Gleichstromwandler 165 und dem negativen Pol der 48-V-Batterie 166 umsetzt.In addition, in 7 several leakage inductors 251 to 255 shown. The leakage inductor 255 L_stray_BSG_48VBat + is the inductor of the wire between the device 100 and the 48 V battery 166 , The leakage inductor 254 L_stray_BSGcase_CarBody is the inductor of the ground connection 169 between the earth terminal 102 and the ground connection 162 the negative pole of the 12 V battery 167 the power supply 172 , The leakage inductor 251 L_stray_CarBody_DCDC is the inductor of the connection between the negative pole of the 12 V battery 167 and the DC / DC converter 165 , The leakage inductor L_stray_DCDC_48VBat 252 is the inductor of the wire that connects the ground 161 between the DC / DC converter 165 and the negative pole of the 48 V battery 166 implements.

Nächstfolgend werden typische Werte für die Induktivitäten der Induktoren 251 bis 255 gegeben: Eine typische Induktivität des Induktors 255 L_stray_BSG_48VBat+ wäre zum Beispiel 2 µH. Zwischen der Masseklemme 102 und dem negativen Pol der 12-V-Batterie 167 kann sehr kleiner Widerstand vorhanden sein, wie der Streuinduktor 254 L_stray_ BSGcase_CarBody: bei einer beispielhaften Umsetzung beträgt die Induktivität zwischen an die Masse gelegtem Kontakt der vorderen Metallkarosserie und dem an die Masse gelegten Kontakt der Heckmetallkarosserie etwas mehr als der Streuinduktor 252 L_stray_CarBody_DCDC. Die Induktivität des Streuinduktors 252 L_stray_DCDC_48VBat- kann etwa 0,3 µH betragen. Der Induktor L_stray_BSGcase_48VBat- ist als die Summe der 3 Streuinduktoren 3 254, 251, 252 in Reihe definiert, einschließlich L_stray_BSGcase_CarBody, L_stray_CarBody_DCDC und L_stray_DCDC_48VBat-. Der kombinierte Induktor L_stray_BSGcase_48VBat- wird als gleich 0,5 µH für die folgende Schaltungssimulation angenommen.Next are typical values for the inductances of the inductors 251 to 255 given: A typical inductance of the inductor 255 For example, L_stray_BSG_48VBat + would be 2 µH. Between the earth clamp 102 and the negative pole of the 12 V battery 167 there may be very little resistance like the leakage inductor 254 L_stray_ BSGcase_CarBody: in an exemplary implementation, the inductance between the ground metal contact of the front metal body and the ground metal contact of the rear metal body is slightly more than the leakage inductor 252 L_stray_CarBody_DCDC. The inductance of the leakage inductor 252 L_stray_DCDC_48VBat- can be about 0.3 µH. The inductor L_stray_BSGcase_48VBat- is 3 as the sum of the 3 leakage inductors 254 . 251 . 252 defined in series, including L_stray_ BSGcase_CarBody, L_stray_CarBody_DCDC and L_stray_DCDC_48VBat-. The combined inductor L_stray_BSGcase_48VBat- is assumed to be 0.5 µH for the following circuit simulation.

Eine jeweilige Simulationsschaltung, die solche Werte für die Induktivitäten verwendet, ist in 8A und 8B veranschaulicht.A respective simulation circuit that uses such values for the inductances is shown in 8A and 8B illustrated.

VS1 stellt die 48-V-Batterie 166 dar. L1 stellt den Induktor L_stray_BSG_48VBat+ mit 250 A anfänglichem Strom dar. C3 stellt den Kondensator 215 mit 60 V anfänglicher Spannung dar. R1 stellt eine vereinfachte äquivalente Schaltung des Motor/Generators dar. C1 stellt den Kondensator 120 dar. L2 stellt den kombinierten Induktor L_stray_BSGcase_48VBat- dar. AM1 testet den Strom, der durch C1 fließt. VM2 testet die Spannung aus der Masseklemme 101 zu dem negativen Pol der 48-V-Batterie 166. Die Spannung, die von VM2 in 8 getestet wird, stellt die Spannung zwischen der Masseklemme 101 und dem negativen Pol der 48-V-Batterie 166 dar.VS1 provides the 48 V battery 166 L1 represents the inductor L_stray_BSG_48VBat + with an initial current of 250 A. C3 represents the capacitor 215 with 60 V initial voltage. R1 represents a simplified equivalent circuit of the motor / generator. C1 represents the capacitor 120 L2 represents the combined inductor L_stray_BSGcase_48VBat-. AM1 tests the current that flows through C1. VM2 tests the voltage from the earth terminal 101 to the negative pole of the 48 V battery 166 , The voltage from VM2 in 8th is tested, establishes the voltage between the ground terminal 101 and the negative pole of the 48 V battery 166 represents.

VM2 entspricht somit V_S1. Wie man erkennt, besteht ferner eine starke Korrelation zwischen VM2 und V_C, die die Spannung an dem Kondensator 120 ist.VM2 thus corresponds to V_S1. As can be seen, there is also a strong correlation between VM2 and V_C, which is the voltage across the capacitor 120 is.

Zum Vereinfachen der Simulationsschaltung wurde die Wechselrichterbrücke, die von den Schaltern 216 und dem Motor 220 umgesetzt wird, in etwa einem Widerstand R1 zu 0,19 Ohm für Transientensimulation gleichgesetzt. Der 0,19-Ohm-Widerstand simuliert einen Lastabsorptionsstrom zu 250A mit Klemmenspannung 48-V (0,19 = 48/250).To simplify the simulation circuit, the inverter bridge was used by the switches 216 and the engine 220 is implemented, roughly equated to a resistance R1 of 0.19 ohms for transient simulation. The 0.19 ohm resistor simulates a load absorption current of 250A with a terminal voltage of 48 V (0.19 = 48/250).

Die Simulationsresultate werden auch für eine Kapazität des Kondensators von C = 1 µF in 8A gezeigt, und in 8B für eine Kapazität des Kondensators von C = 1000 µF.The simulation results are also for a capacitance of the capacitor of C = 1 µF in 8A shown and in 8B for a capacitance of the capacitor of C = 1000 µF.

Basierend auf den Simulationsresultaten können die folgenden Beobachtungen gemacht werden. Zuerst besteht durch Erhöhen der Kapazität des Kondensators 120 ein Trend dazu, dass die Spannung VM2 langsam und gleichmäßig auf 60 V steigt, und die Startspannung (bei Zeit 0) zu kleineren Werten wechselt. Zweitens, falls die Spannungswellenform in drei Abschnitte geteilt wird, die den Startspannungsteil, den Resonanzteil und den gleichmäßig ansteigenden Teil enthalten, wechselt die Frequenz des Resonanzteils zu niedrigeren Werten, indem die Kapazität des Kondensators 120 erhöht wird.The following observations can be made based on the simulation results. First, by increasing the capacitance of the capacitor 120 a trend that the voltage VM2 rises slowly and evenly to 60 V and the start voltage (at time 0) changes to smaller values. Second, if the voltage waveform is divided into three sections containing the start voltage part, the resonance part and the steadily rising part, the frequency of the resonance part changes to lower values by the capacitance of the capacitor 120 is increased.

Somit folgt aus den 8A und 8B, dass im Allgemeinen ein Trend bestehen kann, größere Kapazitäten für den Kondensator 120 vorzuziehen. Das dient zum Vermeiden plötzlichen Ansteigens der Spannung an dem Kondensator 120 und zum Reduzieren der Frequenz der Resonanz, die von dem Kondensator 120 gebildet wird. Als eine Grundregel kann die Kapazität des Kondensators 120 nicht kleiner sein als 10 µF, optional nicht kleiner als 100 µF, ferner optional nicht kleiner als 1000 µF.It follows from the 8A and 8B that in general there may be a trend towards larger capacitance for the capacitor 120 preferable. This is to avoid sudden increases in the voltage across the capacitor 120 and to reduce the frequency of the resonance from the capacitor 120 is formed. As a basic rule, the capacitance of the capacitor 120 not less than 10 µF, optionally not less than 100 µF, furthermore optionally not less than 1000 µF.

Als eine Anmerkung wurde beobachtet, dass das Brechen des Masseanschlusses 168 bei einem Masseverbindungsverlustereignis eine bestimmte Zeitspanne erfordert. Die Zeitspanne kann zum Beispiel durch eine Löschzeit eines Relais modelliert werden. Typische Zeitspannen liegen in dem Bereich von 100 bis 500 Mikrosekunden. Die geringen Zeitspannen, die in den 8A und 8B, nämlich eine Simulation, die die Bruchzeit des Masseanschlusses 168 nicht berücksichtigt, veranschaulicht sind, können ignoriert werden.As a note, it was observed that breaking the ground connection 168 requires a certain amount of time in the event of a loss of ground connection. The time span can be modeled, for example, by an erase time of a relay. Typical time spans are in the range of 100 to 500 microseconds. The short time spans in the 8A and 8B , namely a simulation showing the break time of the ground connection 168 not taken into account, are illustrated, can be ignored.

Zusammenfassend ist es möglich, eine relativ gleichmäßig ansteigende Spannung von VM2 zu erhalten, falls zweckdienliche Kapazität des Kondensators 120 gemäß dem spezifischen Schaltungsparameter des Geräts 100 ausgewählt wird.In summary, it is possible to obtain a relatively evenly increasing voltage from VM2 if the capacitor has suitable capacitance 120 according to the specific circuit parameter of the device 100 is selected.

Man muss verstehen, dass die 8A und 8B ein Beispiel darstellen, das die Schadenschutzfunktionalität des Kondensators 120 motiviert. Nichtsdestotrotz approximieren die 8A und 8B die Funktionalität. Zum Beispiel wird in den 8A und 8B die Spannung VM2 berücksichtigt, die die Spannung zwischen der Masseklemme 101 und dem negativen Pol der Batterie 166 modelliert. Eine noch bessere Annäherung wäre die Spannung zwischen der Masseklemme 101 und dem Masseanschluss 162, weil sie die genaue Spannung ist, die den Transceiver 213 belastet, ohne Spannung auf dem Induktor 152 L_stray_CarBody_DCDC und dem Induktor 252 L_stray_DCDC_48VBat-. Wie oben erwähnt, ist die Induktivität des Streuinduktors L_stray_BSGcase_CarBody 254 sehr gering, insbesondere im Vergleich zu der Induktivität der kombinierten Induktoren 251, 252. Daher ist die oben präsentierte Simulation ein Szenario des ungünstigsten Falls mit zusätzlicher Marge aufgrund der geringen Induktanz des Induktors 254.You have to understand that the 8A and 8B represent an example that the damage protection functionality of the capacitor 120 motivated. Nevertheless, they approximate 8A and 8B the functionality. For example, in the 8A and 8B takes into account the voltage VM2, which is the voltage between the ground terminal 101 and the negative pole of the battery 166 modeled. An even better approximation would be the voltage between the earth clamp 101 and the ground connection 162 because it's the exact voltage that the transceiver 213 loaded, without voltage on the inductor 152 L_stray_CarBody_DCDC and the inductor 252 L_stray_DCDC_48VBat-. As mentioned above, the inductance of the leakage inductor is L_stray_BSGcase_CarBody 254 very low, especially when compared to the inductance of the combined inductors 251 . 252 , Therefore, the simulation presented above is a worst case scenario with an additional margin due to the low inductance of the inductor 254 ,

Die oben beschriebenen Techniken helfen, Schäden an elektrischen Bauteilen zum Beispiel des Transceivers 213 mittels des Kondensators 120 vorzubeugen. Zusätzlich zu solcher Schadenschutzfunktionalität, kann der Kondensator 120 auch weitere Funktionalität bereitstellen, wie Überwachungsfunktionalität, die hilft, die Masseverbindungsverlustereignisse zu erfassen. Das wird mit weiteren Einzelheiten unter Bezugnahme auf 9 besprochen.The techniques described above help prevent damage to electrical components such as the transceiver 213 by means of the capacitor 120 submissions. In addition to such damage protection functionality, the capacitor can 120 also provide additional functionality, such as monitoring functionality, which helps to detect the loss of ground connection events. That will be discussed in more detail with reference to 9 discussed.

9 veranschaulicht Aspekte in Zusammenhang mit einer Überwachungsschaltung 401 und einer Begrenzungsschaltung 450. Die Begrenzungsschaltung 450 kann durch eine beliebige Art elektrischen Geräts oder eine Kombination mehrerer Arten elektrischer Geräte, wie ein Metalloxid-Feldeffekttransistor, Bipolartransistor mit isolierter Gateelektrode, Transistor und sofort umgesetzt werden. Die Überwachungsschaltung 401 kann durch ein getrenntes Gerät oder einen integrierten Chip und sofort umgesetzt werden. 9 illustrates aspects related to a monitoring circuit 401 and a limiting circuit 450 , The limiting circuit 450 can be by any type of electrical device or a combination of several Types of electrical devices, such as a metal oxide field effect transistor, bipolar transistor with insulated gate electrode, transistor and immediately implemented. The monitoring circuit 401 can be implemented immediately using a separate device or an integrated chip.

Wie in 9 veranschaulicht, ist die Überwachungsschaltung mit dem Kondensator 120 parallel geschaltet. Auf dieselbe Art ist die Begrenzungsschaltung 450 mit dem Kondensator 120 parallel geschaltet. Bei einigen Beispielen ist es möglich, entweder die Überwachungsschaltung 401 oder die Begrenzungsschaltung 450 bereitzustellen. Es ist nicht bei allen Szenarien erforderlich, dass sowohl die Überwachungsschaltung 401 als auch die Begrenzungsschaltung 450 bereitgestellt wird.As in 9 is illustrated, the monitoring circuit with the capacitor 120 connected in parallel. The limiting circuit is in the same way 450 with the capacitor 120 connected in parallel. In some examples it is possible to use either the monitoring circuit 401 or the limiting circuit 450 provide. It is not necessary in all scenarios that both the monitoring circuit 401 as well as the limiting circuit 450 provided.

Die Überwachungsschaltung 401 ist konfiguriert, um eine Spannung 489 an dem Kondensator 120 zu überwachen. Die Überwachungsschaltung 401 kann konfiguriert sein, um ein Steuersignal 431 auszugeben. Das Steuersignal 431 kann auf ein Masseverbindungsverlustereignis an der Masseklemme 101 hinweisen. Das ist darauf zurückzuführen, dass eine Korrelation zwischen der Spannung 489 an dem Kondensator 120 und dem Masseverbindungsverlustereignis an der Masseklemme 101, wie oben zum Beispiel unter Bezugnahme auf die 8A und 8B erklärt, besteht.The monitoring circuit 401 is configured to a voltage 489 on the capacitor 120 to monitor. The monitoring circuit 401 can be configured to a control signal 431 issue. The control signal 431 may indicate a ground connection loss event at the ground terminal 101 Clues. This is due to the fact that there is a correlation between the voltage 489 on the capacitor 120 and the ground connection loss event at the ground terminal 101 , as above for example with reference to the 8A and 8B explains, exists.

Das Steuersignal 431 kann zum Beispiel von der Steuereinheit 214 empfangen werden. Dann kann der Motor/Generator 220 ausgeschaltet werden, indem der Wechselrichter in Abhängigkeit von der Überwachung der Spannung 489 an dem Kondensator 120 gesteuert wird, zum Beispiel unter Berücksichtigung des Steuersignals 431. Es wäre zum Beispiel möglich, die Wechselrichter-Stromschalter auszuschalten, falls die Spannung 489 an dem Kondensator einen Schwellenwert überschreitet. Dann kann ein Leistungsstrom ausgeschaltet werden, wenn der Motor/Generator 220 im Überwachungsmodus arbeitet. Das hilft, die Entladezeit des Kondensators 215 zu erweitern. Indes besteht mehr Zeit zum Ausführen einer Schutzaktion nach dem Masseverbindungsverlust.The control signal 431 can for example from the control unit 214 be received. Then the motor / generator 220 be switched off by the inverter depending on the monitoring of the voltage 489 on the capacitor 120 is controlled, for example, taking into account the control signal 431 , For example, it would be possible to turn off the inverter power switches if the voltage 489 on the capacitor exceeds a threshold. Then a power current can be switched off when the motor / generator 220 works in monitoring mode. This helps the discharge time of the capacitor 215 to expand. However, there is more time to take a protective action after the loss of ground connection.

Die Begrenzungsschaltung 450 ist konfiguriert, um die Spannung 489 an dem Kondensator 120 zu überwachen. Zum Beispiel kann die Begrenzungsschaltung 450 konfiguriert sein, um die Spannung 489 zu begrenzen, wodurch effektiv ein elektrischer Kurzschluss zwischen den Masseklemmen 101, 102 geschaffen wird. Die Begrenzungsschaltung 450 kann die Spannung 489 steuern, um unterhalb eines Schwellenwerts zu bleiben, und/oder um in einem gurtförmigen Bereich zu bleiben. Der Betrieb der Begrenzungsschaltung 450 kann auf Anfrage eingestellt werden.The limiting circuit 450 is configured to the voltage 489 on the capacitor 120 to monitor. For example, the limiting circuit 450 be configured to the voltage 489 limit, which effectively creates an electrical short circuit between the earth terminals 101 . 102 is created. The limiting circuit 450 can the tension 489 control to stay below a threshold and / or to stay in a belt-shaped area. Operation of the limiting circuit 450 can be set on request.

Mittels der Begrenzungsschaltung 450 können diverse Effekte erzielt werden: Es ist möglich, Energie zu absorbieren, die in den Streuinduktoren 251 bis 255 bei einem Masseverbindungsverlustereignis gespeichert wird. Es ist möglich, einen frei laufenden Strompfad für die Streuinduktoren 251 bis 255 bei einem Masseverbindungsverlustereignis bereitzustellen. Die Masseoffsetspannung kann geglättet werden. Die Anstiegsrate der Masseoffsetspannung kann verlangsamt werden.By means of the limiting circuit 450 Various effects can be achieved: it is possible to absorb energy in the leakage inductors 251 to 255 is saved in the event of a loss of ground connection. It is possible to have a free-running current path for the leakage inductors 251 to 255 to provide in the event of a loss of ground connection. The ground offset voltage can be smoothed. The rate of rise of the mass offset voltage can be slowed down.

Nächstfolgend wird die Funktion der Schaltungen 401, 450 in Zusammenhang mit den 10 und 11 veranschaulicht.Next is the function of the circuits 401 . 450 in connection with the 10 and 11 illustrated.

Die 10 und 11 veranschaulichen die Spannung V_C an dem Kondensator 120 in Abhängigkeit von der Zeit.The 10 and 11 illustrate the voltage V_C across the capacitor 120 depending on the time.

Beim normalen Betrieb (kein Masseverbindungsverlustereignis), fließt Leistungsstrom durch die Leistungsstufe 112 und fließt aus dem Gerät 100 über die Masseklemme 101 heraus, und fließt zu dem negativen Pol der 48-V-Batterie 166 an dem Streuinduktor 253 L_stray_48VECU_48VBat- zurück. Es besteht kein Masseverbindungsverlustereignis.In normal operation (no ground loss event), power current flows through the power stage 112 and flows out of the device 100 via the earth clamp 101 and flows to the negative pole of the 48 V battery 166 on the leakage inductor 253 L_stray_48VECU_48VBat- back. There is no loss of ground connection event.

Nächstfolgend, bei t0, tritt ein Masseverbindungsverlustereignis an der Masseklemme 101 auf. Der Masseanschluss 168 bricht.Next, at t0, there is a ground connection loss event at the ground terminal 101 on. The ground connection 168 breaks.

Dann fließen der Leistungsstrom und der Steuerstrom zu dem Metallgehäuse, das die Masseklemme 102 umsetzt, an dem Kondensator 120 und fließen zu dem negativen Pol der 48-V-Batterie 166 über die Streuinduktoren 254, 251, 252 und den Gleichstrom-/Gleichstromwandler 165 zurück.Then the power current and the control current flow to the metal case which is the ground terminal 102 implements on the capacitor 120 and flow to the negative pole of the 48 V battery 166 via the leakage inductors 254 . 251 . 252 and the DC / DC converter 165 back.

Wenn die Spannung 489 die Schwellenspannung 481 an t1 erreicht, gibt die Überwachungsschaltung 401 das jeweilige Statussignal 431 zu der Steuereinheit 214 aus; dann schaltet die Steuereinheit 214 die Leistungsstufe 112 und daher den Motor/Generator 220 aus.If the tension 489 the threshold voltage 481 reached at t1, the monitoring circuit gives 401 the respective status signal 431 to the control unit 214 out; then the control unit switches 214 the power level 112 and therefore the motor / generator 220 out.

Optional zeichnet die Steuereinheit 214 das 48-V-Masseverbindungsverlustereignis in dem ROM auf, indem sie das ground_loss_flag und Feedback der Masseverbindungsverluststörung über den Kommunikationsbus 156 einstellt.Optionally, the control unit draws 214 the 48 V ground loss event in the ROM by checking the ground_loss_flag and feedback of the ground loss fault over the communication bus 156 established.

Die Schalter 216 der Leistungsstufe 112 sind bei t2 vollständig ausgeschaltet. Der Leistungsstrom wird abgeschaltet. Dann steigt die Spannung 489 langsam aufgrund des persistenten Steuerstroms des Geräts 100 und freilaufenden Stroms der Streuinduktoren 251 bis 255 weiter. Der Kondensator 120 wird über den Kondensator 215 geladen.The switches 216 the performance level 112 are completely switched off at t2. The power current is switched off. Then the tension rises 489 slow due to the persistent control current of the device 100 and free-running current of the leakage inductors 251 to 255 further. The condenser 120 is about the capacitor 215 loaded.

Wenn die Spannung 489 den Spannungsschwellenwert 482 bei t3 erreicht, steuert die Begrenzungsschaltung 450 die Spannung 489 durch Ausführen einer von zwei optionalen Aktionen. Aktion 1, die in 10 gezeigt ist, soll die Spannung in einem gurtförmigen Bereich halten, dessen obere Grenzspannung 482 kleiner ist als die maximale Stoßspannung des Transceivers 213. Aktion 2, die in 11 gezeigt ist, soll einen Bypasspfad zum Kurzschließen des Kondensators 120 und zum Kurzgeschlossenhalten bereitstellen. If the tension 489 the voltage threshold 482 reached at t3, controls the limiting circuit 450 the voltage 489 by performing one of two optional actions. action 1 , in the 10 is shown to keep the tension in a belt-shaped area, the upper limit tension 482 is less than the maximum surge voltage of the transceiver 213 , Action 2, which in 11 Shown is a bypass path for short-circuiting the capacitor 120 and provide for short-circuiting.

Aus den 9 und 10 ist daher ersichtlich, dass es im Allgemeinen möglich ist, dass die Begrenzungsschaltung 450 konfiguriert ist, um die Spannung 489 zu steuern, so dass sie unterhalb des Schwellenwerts 482 bleibt, und optional konfiguriert ist, um die Spannung 489 zu steuern, um oberhalb des Schwellenwerts 483 zu bleiben. Die Begrenzungsschaltung 450 ist daher konfiguriert, um einen niederohmigen Bypasspfad des Kondensators 120 zu bilden.From the 9 and 10 it can therefore be seen that it is generally possible for the limiting circuit 450 is configured to the voltage 489 to control so that they are below the threshold 482 remains, and is optionally configured to the voltage 489 to control above the threshold 483 to stay. The limiting circuit 450 is therefore configured to a low impedance bypass path of the capacitor 120 to build.

Die Steuereinheit 214 erhält den Motor/Generator 220 so lange deaktiviert, wie das ground_loss_flag gesetzt ist. Andere Teile des Geräts 100, wie der Transceiver 213, können normal funktionieren. Das bedeutet, dass interne Schaltungen des Geräts 100 mit Ausnahme der Leistungsstufe 112 nach dem Masseverbindungsverlustereignis normal funktionieren können.The control unit 214 receives the motor / generator 220 deactivated as long as the ground_loss_flag is set. Other parts of the device 100 how the transceiver 213 , can function normally. That means internal circuits of the device 100 with the exception of the power level 112 can function normally after the ground loss event.

Wie man erkennt, ist nach dem Masseverbindungsverlustereignis die Spannungsbelastung auf dem Transceiver 213 geringer als die maximale Stoßspannung, falls die Spannungsschwellenwerte 481 bis 483 zweckdienlich eingestellt wurden.As can be seen, the voltage load on the transceiver is after the ground loss event 213 less than the maximum surge voltage if the voltage thresholds 481 to 483 have been set appropriately.

Das kann das Messen involvieren, dass genug Zeit von t0 bis t1 besteht, um das Stören durch Rauschen nahe der Zeit t0, die der Augenblick des Masseverbindungsverlustereignisses ist, zu vermeiden.This can involve measuring that there is enough time from t0 to t1 to avoid noise interference near time t0, which is the moment of the ground loss event.

Es sollte auch sichergestellt werden, dass von t1 bis t3 genug Zeit besteht um sicherzustellen, dass die Schalter 216 der Leistungsstufe 112 vor dem Begrenzen vollständig ausgeschaltet sind.It should also be ensured that there is enough time from t1 to t3 to ensure that the switches 216 the performance level 112 switched off completely before limiting.

Auch sollte die Summe der Spannung 482 und der Versorgungsspannung für den Transceiver 213 geringer sein als die maximale Stoßspannung des Transceivers 213, wobei ausreichende Marge erforderlich ist. In 10 ist zum Beispiel gezeigt, dass der Schwellenwert für 181 10 V beträgt, und der Schwellenwert 482 25 V. Die maximale Stoßspannung des Transceivers beträgt 40 V, und die Spannung der Versorgungsleistung VCC des Chips beträgt 5 V. Die Summe 30 V (25 + 5 = 30) ist also geringer als 40 V mit einer Marge von 10 V.Also the sum of the tension should 482 and the supply voltage for the transceiver 213 be less than the maximum transceiver surge voltage 213 sufficient margin is required. In 10 For example, it is shown that the threshold for 181 is 10 V and the threshold 482 25 V. The maximum surge voltage of the transceiver is 40 V, and the voltage of the supply power VCC of the chip is 5 V. The sum of 30 V (25 + 5 = 30) is therefore less than 40 V with a margin of 10 V.

Als eine Grundregel können die Überwachungsschaltung 401 und die Begrenzungsschaltung 450 auf diverse Arten umgesetzt werden. Eine beispielhafte Umsetzung ist in 12 veranschaulicht.As a basic rule, the monitoring circuit 401 and the limiting circuit 450 can be implemented in various ways. An exemplary implementation is in 12 illustrated.

12 veranschaulicht Aspekte in Zusammenhang mit der Begrenzungsschaltung 450 und der Überwachungsschaltung 401. 12 illustrates aspects related to the limiter circuit 450 and the monitoring circuit 401 ,

In 12 wird der Kondensator 120 als Reaktion auf ein Masseverbindungsverlustereignis geladen. Wenn die Spannung 489 10 V erreicht, schaltet der Transistor 415 die Stromflüsse von der Versorgung V3V3 zu der Masseklemme 102 über die Zenerdiode 412, den Widerstand 413 und den Transistor 415 ein, weil die Versorgungsspannung V3V3 bezüglich der Spannung an der Masseklemme 102 13,3 V (3,3 plus 10 V) beträgt. Vor dem Masseverbindungsverlustereignis ist der Spannungspegel des Ausgangssignals 431 der hohe Pegel (3,3 V) bezüglich der Spannung an der Masseklemme 101. Die Spannung des Ausgangssignals 431 wechselt zu dem niedrigen Pegel (etwa 0 V zu der Spannung an der Masseklemme 101), nachdem der Transistor 415 eingeschaltet wurde. Die Steuereinheit 214 schaltet somit die Leistungsstufe 112 aus, nachdem die Eingangsänderung des Steuersignals 431 erfasst wurde. Dann wird der Kondensator 120 weiterhin langsam von dem Steuerstrom geladen. Wenn die Spannung 489 des Kondensators 120 20 V erreicht, beginnt der Gate-Kondensator des Schalters 463, geladen zu werden. Der Schalter 463 schaltet sich vollständig ein, wenn die Spannung 489 25 V erreicht, vorausgesetzt, dass die Schwellenspannung des Gates des Schalters 463 5 V beträgt. Nach dem Einschalten des Schalters 463, beginnt der Kondensator 120, sich rasch zu entladen. Wenn die Spannung 489 auf etwa 20 V fällt, schaltet der Schalter 463 wieder aus. Und dann werden das Ein- und das Ausschalten wiederholt, schließlich wird die Dämpfspannung in einem gurtförmigen Bereich von etwa 20 V bis etwa 25 V (siehe 10) begrenzt.In 12 becomes the capacitor 120 loaded in response to a ground loss event. If the tension 489 10 V is reached, the transistor switches 415 the current flows from the supply V3V3 to the earth terminal 102 via the zener diode 412 , the resistance 413 and the transistor 415 a because the supply voltage V3V3 with respect to the voltage at the ground terminal 102 Is 13.3 V (3.3 plus 10 V). Before the ground connection loss event is the voltage level of the output signal 431 the high level (3.3 V) with regard to the voltage at the ground terminal 101 , The voltage of the output signal 431 changes to the low level (about 0 V to the voltage at the ground terminal 101 ) after the transistor 415 was switched on. The control unit 214 thus switches the power level 112 off after the input change of the control signal 431 was recorded. Then the capacitor 120 continues to be slowly charged by the control current. If the tension 489 of the capacitor 120 When the voltage reaches 20 V, the gate capacitor of the switch begins 463 to be loaded. The desk 463 turns on completely when the voltage 489 25 V is reached, provided that the threshold voltage of the gate of the switch 463 Is 5 V. After turning on the switch 463 , the capacitor starts 120 to discharge yourself quickly. If the tension 489 falls to about 20 V, the switch switches 463 out again. And then the switching on and off are repeated, finally the damping voltage is in a belt-shaped range from about 20 V to about 25 V (see 10 ) limited.

13 ist ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens gemäß diversen Beispielen. 13 10 is a flowchart of an example method according to various examples.

Bei Block 1001 kann ein Masseverbindungsverlustereignis auftreten oder nicht. Ein Masseverbindungsverlustereignis kann dem Verlust eines elektrischen Masseanschlusses an einer jeweiligen Masseklemme entsprechen, die Massefunktionalität für eine elektrische Schaltung eines Geräts bereitstellt. Die Masseklemme kann mit der Gleichstromversorgung assoziiert sein.At block 1001 a ground loss event may or may not occur. A ground connection loss event may correspond to the loss of an electrical ground connection at a respective ground terminal that provides ground functionality for an electrical circuit of a device. The ground terminal can be associated with the DC power supply.

Dann, falls ein Masseverbindungsverlustereignis an Block 1001 auftritt, wird ein Kondensator bei Block 1002 geladen. Der Kondensator ist zwischen der ersten Masseklemme, an der das Masseverbindungsverlustereignis bei Block 1001 auftritt, und der zweiten Masseklemme gekoppelt. Die zweite Masseklemme kann mit derselben Gleichstromversorgung assoziiert sein, mit der auch die erste Masseklemme assoziiert ist, oder kann mit einer unterschiedlichen Gleichstromversorgung assoziiert sein (siehe 1 und 2).Then if a loss of ground event at block 1001 occurs, a capacitor at block 1002 loaded. The capacitor is between the first ground terminal at which the ground loss event at block 1001 occurs, and the second ground terminal coupled. The second ground terminal may be associated with the same DC power supply that the first ground terminal is associated with, or may be associated with a different DC power supply (see 1 and 2 ).

Bei dem optionalen Block 1003 wird eine Spannung an dem Kondensator überwacht. Dazu kann eine Überwachungsschaltung eingesetzt werden (siehe 9). Durch Überwachen der Spannung an dem Kondensator, kann das Masseverbindungsverlustereignis erfasst werden. Dann können angemessene Gegenmaßnahmen getroffen werden, zum Beispiel durch Ausgeben eines Steuersignals, das den Betrieb der Schaltung, für das die erste Masseklemme, an der das Masseverbindungsverlustereignis auftritt, die Massefunktionalität bereitstellt, steuert.With the optional block 1003 a voltage across the capacitor is monitored. A monitoring circuit can be used for this (see 9 ). By monitoring the voltage across the capacitor, the ground connection loss event can be detected. Appropriate countermeasures can then be taken, for example, by outputting a control signal that controls the operation of the circuit for which the first ground terminal at which the ground loss event occurs provides ground functionality.

Nächstfolgend kann bei einem optionalen Block 1004 die Spannung an dem Kondensator begrenzt werden. Die Spannung kann zum Beispiel begrenzt werden, um unterhalb eines oberen Schwellenwerts (siehe 10 und 11) zu bleiben, und optional oberhalb eines unteren Schwellenwerts (siehe 11) zu bleiben.The following can be done with an optional block 1004 the voltage across the capacitor can be limited. For example, the voltage may be limited to below an upper threshold (see 10 and 11 ), and optionally above a lower threshold (see 11 ) to stay.

Zusammenfassend wurden oben Techniken beschrieben, bei welchen ein Kondensator zwischen einer ersten Masseklemme und einer zweiten Masseklemme bereitgestellt ist. Zum Beispiel kann die erste Masseklemme eine 48-V-Masseklemme einer 48-V-Gleichstromversorgung sein. Die zweite Masseklemme kann von dem Metallgehäuse des jeweiligen Geräts umgesetzt werden. Typischerweise ist das Metallgehäuse mit einem 12-V-Masseanschluss über eine 12-V-Gleichstromversorgung verbunden.In summary, techniques have been described above in which a capacitor is provided between a first ground terminal and a second ground terminal. For example, the first ground terminal may be a 48 V ground terminal of a 48 V DC power supply. The second earth terminal can be implemented by the metal housing of the respective device. Typically, the metal housing is connected to a 12 V ground connection via a 12 V DC power supply.

Es wurden Techniken beschrieben, die das Glätten der Spannung zwischen der ersten Masseklemme und der zweiten Masseklemmen bei einem Masseverbindungsverlustereignis erleichtern. Es sind Techniken zum Erfassen des Masseverbindungsverlustereignisses beschrieben, zum Beispiel durch Überwachen einer Spannung an dem Kondensator. Es wurden auch Techniken beschrieben, die das Begrenzen der Spannung an dem Kondensator zum Schützen vor Überspannung/Überstrom empfindlicher Schaltungen erleichtern.Techniques have been described that facilitate smoothing the voltage between the first ground terminal and the second ground terminal during a loss of ground event. Techniques for detecting the loss of ground connection event are described, for example, by monitoring a voltage across the capacitor. Techniques have also been described that facilitate limiting the voltage across the capacitor to protect against overvoltage / overcurrent of sensitive circuits.

Insbesondere wurden die folgenden Beispiele beschrieben.In particular, the following examples have been described.

Beispiel 1. Gerät, das Folgendes umfasst:

  • eine elektrische Schaltung, die konfiguriert ist, um unter Verwenden einer Versorgungsspannung einer Gleichstromversorgung zu arbeiten,
  • eine erste Masseklemme, die mit der elektrischen Schaltung gekoppelt und mit der Gleichstromversorgung assoziiert ist,
  • eine zweite Masseklemme, und
  • einen Kondensator, der zwischen der ersten Masseklemme und der zweiten Masseklemme gekoppelt ist.
Example 1. Device that includes:
  • an electrical circuit configured to operate using a supply voltage of a DC power supply,
  • a first ground terminal coupled to the electrical circuit and associated with the DC power supply,
  • a second earth terminal, and
  • a capacitor coupled between the first ground terminal and the second ground terminal.

Beispiel 2. Gerät nach Beispiel 1,
wobei die zweite Masseklemme mit einer weiteren Gleichstromversorgung, die von der Gleichstromversorgung unterschiedlich ist, assoziiert ist.
Example 2. Device according to example 1,
wherein the second ground terminal is associated with another DC power supply that is different from the DC power supply.

Beispiel 3. Gerät nach Beispiel 1 oder 2,
wobei das Gerät konfiguriert ist, um den Kondensator aus der elektrischen Schaltung bei einem Masseverbindungsverlustereignis an der ersten Masseklemme zu laden.
Example 3. Device according to example 1 or 2,
the device configured to charge the capacitor from the electrical circuit upon a ground loss event at the first ground terminal.

Beispiel 4. Gerät nach Beispiel 3,
wobei das Gerät konfiguriert ist, um den Kondensator über einen weiteren Kondensator der elektrischen Schaltung zu laden.
Example 4. Device according to example 3,
wherein the device is configured to charge the capacitor through another capacitor of the electrical circuit.

Beispiel 5. Gerät nach einem der vorstehenden Beispiele, das ferner Folgendes umfasst:

  • eine Überwachungsschaltung, die konfiguriert ist, um eine Spannung an dem Kondensator zu überwachen.
Example 5. Apparatus according to any of the preceding examples, further comprising:
  • a monitoring circuit configured to monitor a voltage across the capacitor.

Beispiel 6. Gerät nach Beispiel 5,
wobei die elektrische Schaltung einen Wechselrichter für einen Motor/Generator umfasst,
wobei das Gerät konfiguriert ist, um den Motor/Generator durch Steuern des Wechselrichters in Abhängigkeit von der Überwachung der Spannung an dem Kondensator auszuschalten.
Example 6. Device according to Example 5,
the electrical circuit comprising an inverter for a motor / generator,
wherein the device is configured to turn off the motor / generator by controlling the inverter in response to monitoring the voltage on the capacitor.

Beispiel 7. Gerät nach Beispiel 6,
wobei das Gerät konfiguriert ist, um Schalter des Wechselrichters auszuschalten, falls die Spannung an dem Kondensator einen ersten Schwellenwert überschreitet.
Example 7. Device according to Example 6,
wherein the device is configured to turn off switches of the inverter if the voltage across the capacitor exceeds a first threshold.

Beispiel 8. Gerät nach einem der vorstehenden Beispiele, das ferner Folgendes umfasst:

  • eine Begrenzungsschaltung, die konfiguriert ist, um eine Spannung an dem Kondensator zu steuern.
Example 8. The device of any of the preceding examples, further comprising:
  • a limiting circuit configured to control a voltage across the capacitor.

Beispiel 9. Gerät nach den Beispielen 7 und 8,
wobei die Begrenzungsschaltung konfiguriert ist, um die Spannung an dem Kondensator zu steuern, so dass sie unterhalb eines zweiten Schwellenwerts, der größer ist als der erste Schwellenwert, bleibt.
Example 9. Device according to Examples 7 and 8,
wherein the limiting circuit is configured to control the voltage across the capacitor that it remains below a second threshold that is greater than the first threshold.

Beispiel 10. Gerät nach Beispiel 8 oder 9,
wobei die Begrenzungsspannung konfiguriert ist, um die Spannung an dem Kondensator zu steuern, um oberhalb eines dritten Schwellenwerts zu bleiben.
Example 10. Device according to Example 8 or 9,
wherein the clipping voltage is configured to control the voltage across the capacitor to remain above a third threshold.

Beispiel 11. Vorrichtung nach einem der Beispiele 8 bis 10,
wobei die Begrenzungsschaltung konfiguriert ist, um einen niederohmigen Bypasspfad des Kondensators zu bilden.
Example 11. Device according to one of Examples 8 to 10,
wherein the limiting circuit is configured to form a low-resistance bypass path of the capacitor.

Beispiel 12. Gerät nach einem der vorstehenden Beispiele,
wobei die elektrische Schaltung einen Wechselrichter für einen Motor/Generator umfasst und weiter einen Transceiver für ein Fahrzeugkommunikationsbussystem umfasst.
Example 12. Device according to one of the preceding examples,
wherein the electrical circuit comprises an inverter for a motor / generator and further comprises a transceiver for a vehicle communication bus system.

Beispiel 13. Gerät nach einem der vorstehenden Beispiele,
wobei eine Kapazität des Kondensators nicht kleiner ist als 10 µF, optional nicht kleiner als 100 µF, ferner optional nicht kleiner als 1000 µF.
Example 13. Device according to one of the preceding examples,
wherein the capacitance of the capacitor is not less than 10 µF, optionally not less than 100 µF, further optionally not less than 1000 µF.

Beispiel 14. Gerät nach einem der vorstehenden Beispiele, das ferner Folgendes umfasst:

  • ein Metallgehäuse, das die zweite Masseklemme umsetzt.
Example 14. The device of any of the preceding examples, further comprising:
  • a metal housing that implements the second earth terminal.

Beispiel 15. System, das Folgendes umfasst:

  • das Gerät nach einem der vorstehenden Beispiele,
  • einen ersten Masseanschluss der Gleichstromversorgung, der mit der ersten Masseklemme gekoppelt ist.
  • einen zweiten Masseanschluss einer weiteren Gleichstromversorgung, die von der Gleichstromversorgung unterschiedlich ist, wobei der zweite Masseanschluss mit der zweiten Masseklemme gekoppelt ist, und
  • einen Gleichstrom-/Gleichstromwandler, der zwischen dem ersten Masseanschluss und dem zweiten Masseanschluss verbunden ist.
Example 15. System that includes:
  • the device according to one of the preceding examples,
  • a first ground connection of the DC power supply, which is coupled to the first ground terminal.
  • a second ground connection of a further direct current supply, which is different from the direct current supply, the second ground connection being coupled to the second ground terminal, and
  • a DC / DC converter connected between the first ground terminal and the second ground terminal.

Beispiel 16. System nach Beispiel 15, das ferner Folgendes umfasst:

  • eine weitere elektrische Schaltung, die konfiguriert ist, um unter Verwenden der zweiten Versorgungsspannung zu arbeiten,
  • wobei die elektrische Schaltung und die weitere elektrische Schaltung über eine Nicht-Isolation-Schnittstelle gekoppelt sind.
Example 16. The system of Example 15, further comprising:
  • another electrical circuit configured to operate using the second supply voltage,
  • wherein the electrical circuit and the further electrical circuit are coupled via a non-isolation interface.

Beispiel 17. System nach Beispiel 15 oder 16, das ferner Folgendes umfasst:

  • eine erste Batterie der Gleichstromversorgung,
  • eine zweite Batterie der weiteren Gleichstromversorgung,
  • wobei eine Low-Side-Klemme der ersten Batterie mit dem ersten Masseanschluss gekoppelt ist, und
  • wobei eine Low-Side-Klemme der zweiten Batterie mit dem zweiten Masseanschluss gekoppelt ist.
Example 17. The system of Example 15 or 16, further comprising:
  • a first battery of the DC power supply,
  • a second battery for the further direct current supply,
  • wherein a low-side terminal of the first battery is coupled to the first ground connection, and
  • wherein a low-side terminal of the second battery is coupled to the second ground connection.

Beispiel 18. System nach Beispiel 17,
wobei eine Versorgungsspannung der zweiten Batterie kleiner ist als die Versorgungsspannung der ersten Batterie.
Example 18. System according to Example 17,
wherein a supply voltage of the second battery is less than the supply voltage of the first battery.

Beispiel 19. System nach Beispiel 18,
wobei die Versorgungsspannung der ersten Batterie in dem Bereich von 20 V bis 60 V liegt,
wobei die Versorgungsspannung der zweiten Batterie in dem Bereich von 6 V bis 18 V liegt,
Example 19. System according to Example 18,
the supply voltage of the first battery being in the range from 20 V to 60 V,
the supply voltage of the second battery is in the range from 6 V to 18 V,

Beispiel 20. Verfahren, das Folgendes umfasst:

  • Bereitstellen durch eine Gleichstromversorgung einer Versorgungsspannung zu einer elektrische Schaltung unter Verwenden einer ersten Masseklemme der elektrische Schaltung, und
  • als Reaktion auf ein Masseverbindungsverlustereignis an der ersten Masseklemme, Laden aus der elektrische Schaltung eines Kondensators, der zwischen der ersten Masseklemme und einer zweiten Masseklemme gekoppelt ist.
Example 20. A method that includes:
  • Providing a supply voltage to an electrical circuit by direct current supply using a first ground terminal of the electrical circuit, and
  • in response to a ground connection loss event at the first ground terminal, charging from the electrical circuitry of a capacitor coupled between the first ground terminal and a second ground terminal.

Beispiel 21. Gerät, das Folgendes umfasst:

  • eine elektrische Schaltung,
  • eine Hochspannungs-Gleichstromversorgungs-Masseklemme, die mit der elektrischen Schaltung gekoppelt ist,
  • eine weitere Gleichstromversorgungs-Masseklemme, und
  • einen Kondensator, der zwischen der Hochspannungs-Gleichstromversorgungs-Masseklemme und der weiteren Gleichstromversorgungs-Masseklemme gekoppelt ist.
Example 21. Device that includes:
  • an electrical circuit,
  • a high voltage DC power supply ground terminal coupled to the electrical circuit,
  • another DC power supply ground terminal, and
  • a capacitor coupled between the high voltage DC power ground terminal and the further DC power ground terminal.

Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, können andere Fachleute Äquivalente und Änderungen bei der Lektüre und beim Verstehen der Spezifikation erdenken. Die vorliegende Erfindung weist alle solchen Äquivalente und Änderungen auf, und ist nur durch den Schutzbereich der anliegenden Ansprüche eingeschränkt.Although the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments, other persons skilled in the art may contemplate equivalents and changes in reading and understanding the specification. The present invention has all such equivalents and changes, and is only limited by the scope of the appended claims.

Zur Veranschaulichung wurden oben diverse Szenarien beschrieben, bei welchen ein einziger Kondensator zwischen zwei Masseklemmen gekoppelt ist. Ähnliche Techniken können ohne Weiteres an Szenarien angewandt werden, bei welchen mehrere Kondensatoren, die zum Beispiel parallel oder in Reihe geschaltet sind, zwischen zwei Masseklemmen gekoppelt sind.For the purposes of illustration, various scenarios were described above, in which a single capacitor is coupled between two ground terminals. Similar techniques can easily be applied to scenarios in which multiple capacitors, for example connected in parallel or in series, are coupled between two ground terminals.

Claims (21)

Gerät (100), das Folgendes umfasst: eine elektrische Schaltung (110, 111, 112), die konfiguriert ist, um unter Verwenden einer Versorgungsspannung einer Gleichstromversorgung (171) zu arbeiten, eine erste Masseklemme (101), die mit der elektrischen Schaltung gekoppelt und mit der Gleichstromversorgung assoziiert ist, eine zweite Masseklemme (102), und einen Kondensator (120), der zwischen der ersten Masseklemme und der zweiten Masseklemme gekoppelt ist.Device (100) comprising: an electrical circuit (110, 111, 112) configured to operate using a supply voltage of a DC power supply (171), a first ground terminal (101) coupled to the electrical circuit and associated with the DC power supply, a second ground terminal (102), and a capacitor (120) coupled between the first ground terminal and the second ground terminal. Gerät (100) nach Anspruch 1, wobei die zweite Masseklemme (102) mit einer weiteren Gleichstromversorgung (172), die von der Gleichstromversorgung (171) unterschiedlich ist, assoziiert ist.Device (100) after Claim 1 wherein the second ground terminal (102) is associated with another DC power supply (172) that is different from the DC power supply (171). Gerät (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Gerät (100) konfiguriert ist, um den Kondensator (120) bei einem Masseverbindungsverlustereignis an der ersten Masseklemme aus der elektrischen Schaltung zu laden.Device (100) after Claim 1 or 2 wherein the device (100) is configured to charge the capacitor (120) from the electrical circuit upon a ground loss event at the first ground terminal. Gerät (100) nach Anspruch 3, wobei das Gerät (100) konfiguriert ist, um den Kondensator (120) über einen weiteren Kondensator (215) der elektrischen Schaltung zu laden.Device (100) after Claim 3 wherein the device (100) is configured to charge the capacitor (120) through another capacitor (215) of the electrical circuit. Gerät (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, das ferner Folgendes umfasst: eine Überwachungsschaltung (401), die konfiguriert ist, um eine Spannung (489) am Kondensator zu überwachen.The device (100) of any preceding claim, further comprising: a monitor circuit (401) configured to monitor a voltage (489) across the capacitor. Gerät (100) nach Anspruch 5, wobei die elektrische Schaltung einen Wechselrichter (215, 216) für einen Motor/Generator umfasst, wobei das Gerät (100) konfiguriert ist, um den Motor/Generator (220) durch Steuern des Wechselrichters (215, 216) in Abhängigkeit von der Überwachung der Spannung (489) an dem Kondensator auszuschalten.Device (100) after Claim 5 wherein the electrical circuit comprises an inverter (215, 216) for a motor / generator, the device (100) configured to control the motor / generator (220) by controlling the inverter (215, 216) in response to the monitoring turn off the voltage (489) on the capacitor. Gerät (100) nach Anspruch 6, wobei das Gerät (100) konfiguriert ist, um Schalter (216) des Wechselrichters auszuschalten, falls die Spannung (489) am Kondensator einen ersten Schwellenwert (481) überschreitet.Device (100) after Claim 6 wherein the device (100) is configured to turn off switches (216) of the inverter if the voltage (489) across the capacitor exceeds a first threshold (481). Gerät (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, das ferner Folgendes umfasst: eine Begrenzungsschaltung (450), die konfiguriert ist, um eine Spannung (489) am Kondensator zu steuern.The device (100) of any preceding claim, further comprising: a limiting circuit (450) configured to control a voltage (489) across the capacitor. Gerät (100) nach den Ansprüchen 7 und 8, wobei die Begrenzungsschaltung (450) konfiguriert ist, um die Spannung (489) am Kondensator zu steuern, so dass sie unterhalb eines zweiten Schwellenwerts (482), der größer ist als der erste Schwellenwert, bleibt.Device (100) according to the Claims 7 and 8th wherein the limiting circuit (450) is configured to control the voltage (489) on the capacitor so that it remains below a second threshold (482) that is greater than the first threshold. Gerät (100) nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Begrenzungsschaltung (450) konfiguriert ist, um die Spannung (489) am Kondensator zu steuern, um oberhalb eines dritten Schwellenwerts (483) zu bleiben.Device (100) after Claim 8 or 9 wherein the limiting circuit (450) is configured to control the voltage (489) across the capacitor to remain above a third threshold (483). Gerät (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Begrenzungsschaltung (450) konfiguriert ist, um einen niederohmigen Bypasspfad des Kondensators (120) zu bilden.Device (100) according to one of the Claims 8 to 10 wherein the limiting circuit (450) is configured to form a low impedance bypass path of the capacitor (120). Gerät (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die elektrische Schaltung einen Wechselrichter (214, 215, 216) für einen Motor/Generator (220) umfasst und weiter einen Transceiver (213) für ein Fahrzeugkommunikationsbussystem (155, 156) umfasst.The device (100) according to any one of the preceding claims, wherein the electrical circuit comprises an inverter (214, 215, 216) for a motor / generator (220) and further comprises a transceiver (213) for a vehicle communication bus system (155, 156). Gerät (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Kapazität des Kondensators nicht kleiner ist als 10 µF, optional nicht kleiner als 100 µF, ferner optional nicht kleiner als 1000 µF.Device (100) according to one of the preceding claims, wherein a capacitance of the capacitor is not less than 10 µF, optionally not less than 100 µF, further optionally not less than 1000 µF. Gerät (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, das ferner Folgendes umfasst: ein Metallgehäuse, das die zweite Masseklemme implementiert.The device (100) of any preceding claim, further comprising: a metal case that implements the second ground terminal. System (90), das Folgendes umfasst: das Gerät (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, einen ersten Masseanschluss (161) der Gleichstromversorgung, der mit der ersten Masseklemme gekoppelt ist, einen zweiten Masseanschluss (162) einer weiteren Gleichstromversorgung, die von der Gleichstromversorgung verschieden ist, wobei der zweite Masseanschluss mit der zweiten Masseklemme gekoppelt ist, und einen Gleichstrom-/Gleichstromwandler (165), der zwischen dem ersten Masseanschluss und dem zweiten Masseanschluss verbunden ist.System (90) comprising: the device (100) according to one of the preceding claims, a first ground connection (161) of the direct current supply, which is coupled to the first ground terminal, a second ground terminal (162) of another DC power supply different from the DC power supply, the second ground terminal coupled to the second ground terminal, and a DC / DC converter (165) connected between the first ground terminal and the second ground terminal. System nach Anspruch 15, das ferner Folgendes umfasst: eine weitere elektrische Schaltung (155), die konfiguriert ist, um unter Verwendung der zweiten Versorgungsspannung zu arbeiten, wobei die elektrische Schaltung und die weitere elektrische Schaltung über eine Nicht-Isolation-Schnittstelle (156) gekoppelt sind.System according to Claim 15 further comprising: another electrical circuit (155) configured to operate using the second supply voltage, wherein the electrical circuit and the further electrical circuit are coupled via a non-isolation interface (156). System nach Anspruch 15 oder 16, das ferner Folgendes umfasst: eine erste Batterie (166) der Gleichstromversorgung, eine zweite Batterie (167) der weiteren Gleichstromversorgung, wobei eine Low-Side-Klemme der ersten Batterie mit dem ersten Masseanschluss gekoppelt ist, und wobei eine Low-Side-Klemme der zweiten Batterie mit dem zweiten Masseanschluss gekoppelt ist.System according to Claim 15 or 16 , further comprising: a first battery (166) of the DC power supply, a second battery (167) of the further DC power supply, wherein a low-side terminal of the first battery is coupled to the first ground connection, and wherein a low-side terminal the second battery is coupled to the second ground connection. System nach Anspruch 17, wobei eine Versorgungsspannung der zweiten Batterie kleiner ist als die Versorgungsspannung der ersten Batterie.System according to Claim 17 , wherein a supply voltage of the second battery is less than the supply voltage of the first battery. System nach Anspruch 18, wobei die Versorgungsspannung der ersten Batterie im Bereich von 20 V bis 60 V liegt, wobei die Versorgungsspannung der zweiten Batterie im Bereich von 6 V bis 18 V liegt.System according to Claim 18 , the supply voltage of the first battery being in the range from 20 V to 60 V, the supply voltage of the second battery being in the range from 6 V to 18 V. Verfahren, das Folgendes umfasst: Bereitstellen einer Versorgungsspannung an eine elektrische Schaltung durch eine Gleichstromversorgung, unter Verwenden einer ersten Masseklemme der elektrischen Schaltung, und als Reaktion auf ein Masseverbindungsverlustereignis an der ersten Masseklemme, Laden aus der elektrische Schaltung eines Kondensators, der zwischen der ersten Masseklemme und einer zweiten Masseklemme gekoppelt ist.A method comprising: Providing a supply voltage to an electrical circuit through a DC power supply using a first ground terminal of the electrical circuit, and in response to a ground connection loss event at the first ground terminal, charging from the electrical circuitry of a capacitor coupled between the first ground terminal and a second ground terminal. Gerät (100), das Folgendes umfasst: eine elektrische Schaltung, eine Hochspannungs-Gleichstromversorgungs-Masseklemme, die mit der elektrischen Schaltung gekoppelt ist, eine weitere Gleichstromversorgungs-Masseklemme, und einen Kondensator, der zwischen der Hochspannungs-Gleichstromversorgungs-Masseklemme und der weiteren Gleichstromversorgungs-Masseklemme gekoppelt ist.Device (100) comprising: an electrical circuit, a high voltage DC power supply ground terminal coupled to the electrical circuit, another DC power supply ground terminal, and a capacitor coupled between the high voltage DC power ground terminal and the further DC power ground terminal.
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